研究人员利用LAMOST-Gaia数据发现包含致密天体的宽距双星系统
发布时间:
2023-11-06 16:36
修改时间:
2023-11-03 11:05
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近期,中国科学院国家天文台银河系三维结构研究团组的博士生赵欣林、王松副研究员等人通过LAMOST DR9和Gaia DR3数据发现了三个包含白矮星或者中子星的宽距双星系统。该成果是研究人员基于LAMOST高精度的视向速度数据和Gaia的天体测量数据在搜寻致密天体方面取得的又一项重要进展,该研究成果已被国际天文期刊《天体物理学报》(ApJ)接收。论文链接:点击这里

致密天体是白矮星、中子星和黑洞的统称,对其搜寻和研究将有助于我们进一步理解恒星的演化过程、检验超新星的爆炸模型以及了解致密天体的物理性质。致密天体搜寻的主要方法大致可分为五类:探测来自致密天体周围吸积盘的X射线;探测致密天体合并时产生的引力波;探测来自背景恒星的流量增强(微引力透镜);恒星的视向速度监测;恒星的天体位置测量。与传统的X射线方法相比,视向速度监测的优势在于可以被用来发现处于非相互作用双星系统的致密天体。

图1.  三个系统的可见星在赫罗图上的位置。

赵欣林、王松等人利用LAMOST DR9和Gaia DR3数据发现的三个包含白矮星或者中子星的双星系统都是宽距双星系统。宽距双星的长轨道周期意味着可能存在一个较大质量的致密天体,但也可能导致研究人员无法从有限的光谱观测中测量出视向速度的变化,然而LAMOST和Gaia数据的结合能够帮助我们在一定程度上克服上述困难。研究团队首先从Gaia DR3的双星星表中筛选出谱线为单线特征,并且有多次LAMOST观测的双星系统。LAMOST提供的视向速度可用于对系统开普勒轨道进行解轨,同时也能用于检验Gaia DR3所给出的轨道解。基于以上数据,研究团队筛选出了三个包含白矮星、中子星的双星系统。

图2. G8441的光变曲线以及最佳拟合的结果图。左图为巨星与致密星系统的模型拟合,右图为巨星与普通恒星的模型拟合。


研究团队最新发现的这三个包含致密天体的双星系统分别被命名为G4031、G3431、G8441,经研究分析发现:

G4031是一个轨道周期约为140天的双星系统。其可见星是一颗质量约为1.5倍太阳质量的G型主序星(图1),伴星为一颗最小质量约为0.8倍太阳质量的致密天体。

G3431的轨道周期约为120天,可见星是一颗G型的主序星(图1),不可见星是一个最小质量约为1.3倍太阳质量的白矮星或者中子星。

G8441的轨道周期约为47天,其光变曲线(图2)表明它的可见星是一颗壳层被剥离的巨星。在考虑了物质交换之后,其可见星的质量约为0.28倍太阳质量。研究团队认为,该可见星的质量和轨道周期都表明可见星的氢壳层不久会被完全剥离,并且最终将会演化成一颗极低质量的白矮星。通过光变曲线拟合,研究团队获知这个可见星的伴星是一颗质量在1.1到1.5倍太阳质量的致密天体,可能是一颗白矮星或者中子星,也有一定概率为一颗F型主序星。

结合LAMOST高精度的视向速度和Gaia的天体测量数据,越来越多的致密天体将会被发现,特别是处于宽距双星系统的致密天体。这些搜寻工作将有助于研究人员建立更完备的致密天体质量分布函数,并有助于解决中子星最大质量、黑洞最小质量以及质量间隙等致密天体的基本问题。

国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。

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Yang Hanxi
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