揭示长轨道周期毫秒脉冲双星的起源

记者29日从中科院云南天文台获悉，王波研究员等人的最新研究解释了长轨道周期毫秒脉冲双星是如何形成的，相关结果发表在最新一期《英国皇家天文学会月刊》上。

毫秒脉冲双星通常是由一颗脉冲星加上一颗白矮星组成的双星系统。在这个系统中，脉冲星的自转周期小于30毫秒，表面磁场在1亿到10亿高斯之间，被认为起源于低质量的X射线双星。毫秒脉冲双星是研究双星演化中一些极端物理过程的重要天体。可用于研究中子星的状态方程，限制中子星的吸积物理，探索双星演化中常见的毯式抛射和角动量损失的机制。

近年来，越来越多的轨道周期为50天至500天的毫秒脉冲双星被观测到，但这些长轨道周期毫秒脉冲双星的起源尚不清楚。因此，王波等人提出了“氧-氖白矮星红巨星模型”来解释这类天体的形成。在模型中，由于双星的轨道距离较长，伴星在向红巨星演化时充满了洛希叶，然后向氧氖白矮星转移物质。吸积物质在氧氖白矮星表面稳定燃烧。当其质量增加到钱德拉塞卡质量极限时，镁和氖的电子俘获导致白矮星内部的电子简并压降低，使整颗恒星坍缩成中子星。随后，红巨星由于自身膨胀继续向中子星转移物质，被吸收的物质可以通过释放引力能量产生X射线辐射。获得物质和角动量后，中子星的自转逐渐加速，达到毫秒级。此时红巨星伴星由于物质的流失形成氦白矮星，最终产生毫秒脉冲双星。这个模型可以解释长轨道周期毫秒脉冲双星的形成。

氧氖白矮星坍缩为中子星的过程称为吸积诱发坍缩，这是40年前恒星演化理论预言的氧氖白矮星的演化结局，将产生中子星系统。吸积坍缩超新星可以解释球状星团中毫秒脉冲双星的形成。虽然观测中有大量的间接证据支持这种超新星的存在，但由于它非常暗，亮度变化很快，所以至今没有被观测证实。王波等人的研究进一步间接支持了这种天体的存在。