光超巨星揭示了一個缺失的進化階段

藝術家對已發現的巨大雙星係統的印象，該係統由背景中的一顆剝離星和前景中的一顆Be星組成。雖然被剝離的恒星看起來更大，但在它的外殼被剝離後，它隻剩下3個太陽質量。前景中的恒星獲得了大量的質量，現在正在快速旋轉，形成了扁圓形和周圍的圓盤。鳴謝:Elisa sch sser/Ramachandran博士和Sander博士小組的博士生
（神秘的地球uux.cn）據天文學和天體物理學：來自海德堡大學(ZAH)天文中心的Varsha Ramachandran博士和她的同事發現了第一顆中等質量的“剝離”恒星。這一發現標誌著我們在恒星向合並中子星係統演化的過程中缺失的一環，這對我們理解銀和金等重元素的起源至關重要。Ramachandran博士是ZAH天文研究所Andreas Sander博士研究小組的博士後。這些結果現在發表在《天文學和天體物理學》上。
研究小組發現了長期預測但尚未證實的中等質量剝離恒星群體的第一個代表。“剝離恒星”是指失去了大部分外層的恒星，露出了熱而致密的富含氦的內核，這是氫核聚變成氦的結果。這些被剝離的恒星大多是在雙星係統中形成的，其中一顆恒星的強大引力從其伴星剝離並吸積物質。
很長一段時間以來，天體物理學家都知道低質量的剝離恒星，被稱為亞矮星，以及它們的大質量表親，被稱為沃夫-瑞葉星。但到目前為止，他們從未能夠找到任何所謂的“中等質量剝離恒星”，這提出了我們的基本理論圖景是否需要重大修改的問題。
Ramachandran博士和她的同事們通過使用智利歐洲南方天文台的超大型望遠鏡VLT的高分辨率光譜設備來觀測高溫和明亮的恒星，在一顆高溫大質量恒星的光譜中發現了可疑的信號，此前這顆恒星被歸類為單一物體。對光譜的詳細研究表明，該物體不是一顆單一的恒星，而是一個雙星係統，由中等質量的剝離星和一顆快速旋轉的伴星組成，這是一顆所謂的Be星，通過從剝離星的前身吸積質量而旋轉起來。
該係統位於鄰近的矮星係小麥哲倫雲(SMC)中。與我們銀河係中的大質量恒星相比，這個星係中的恒星具有較低豐度的較重元素，天體物理學家簡單地稱之為“金屬”。因此，SMC中貧金屬的大質量恒星充當了我們銀河係過去和宇宙化學演化的窗口。

新發現的大質量雙星係統向雙中子星合並事件演化的示意圖。一顆剝去外殼的超新星出現在中間，隨後是一顆Be X射線雙星。信貸:ZAH瓦爾沙·拉馬錢德蘭/阿裏
Ramachandran博士在印度完成了她的本科學業，之後前往德國波茨坦攻讀博士學位。自2021年9月以來，她一直在ZAH/阿裏工作。“通過我們的發現，我們證明了長期缺失的這類恒星群確實存在。但我們的發現也表明，它們看起來可能與我們預期的非常不同，”Ramachandran博士解釋道，並補充說，這些恒星並沒有完全失去外層，而是在其氦核頂部保留了少量但足夠的氫，這使它們看起來比實際更大更冷。
“因此，我們稱它們為‘部分剝離恒星’，”她補充道。安德烈亞斯·桑德博士指出，它們殘留的氫是一種偽裝。“部分剝離的恒星看起來與正常的、未剝離的熱恒星非常相似，因此基本上隱藏在普通的視線中。隻有高分辨率數據結合仔細的光譜分析和詳細的計算機模型才能揭示它們的真實性質。”
毫不奇怪，他們逃避偵查這麽久了。“這顆恒星的特別之處在於它的質量:比我們的太陽大幾倍可能看起來很多，但對於它藍色的超巨星外觀來說，這是非常輕的，”研究小組負責人解釋道。
Jakub Klencki博士是歐洲南方天文台(ESO)的獨立研究員，也是各自研究論文的共同作者，他解釋說，新發現的係統是連接幾個不同“物種”的外來物體的進化鏈中的關鍵一環。“我們的恒星演化模型預測，從現在起大約100萬年後，被剝離的恒星將爆發為所謂的剝離包層超新星，留下中子星殘骸，”克倫基博士說。
Ramachandran博士和她的同事的發現標誌著迄今為止在一個缺乏金屬的星係中發現的第一顆這樣的剝離恒星。如果雙星在超新星爆炸中幸存下來，那麽兩顆恒星的作用將會反轉:然後，Be星伴星將會向中子星吸積體貢獻質量，成為所謂的Be X射線雙星。
這種迷人的係統被認為是雙中子星合並事件的前身，可能是迄今為止觀察到的最偉大的宇宙奇觀，也是銀或金等化學元素的起源。理解它們的形成路徑是現代天體物理學的主要挑戰之一，對中間演化階段的觀測對於實現這一點至關重要。
Ramachandran博士總結道:“我們的發現為這個難題增加了一個重要部分，首次直接限製了質量轉移進化如何在如此巨大的恒星係統中進行。”