近日，《英國皇家天文學(xué)會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）和美國《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)分別發(fā)表了中國科學(xué)院云南天文臺雙星與變星研究團組博士研究生李福興和導(dǎo)師錢聲幫研究員等人對銀河系和仙女星系（M31）中大質(zhì)量雙星形成和演化的系列研究成果。

　　大質(zhì)量雙星是指雙星兩子星中至少有一顆子星是大質(zhì)量OB型星的密近雙星系統(tǒng)，它們是產(chǎn)生X射線等高能輻射的源泉，同時最終將演化成中子星或黑洞等致密天體，對解釋眾多的天文和天體物理現(xiàn)象具有重要意義。根據(jù)目前演化理論，在兩顆質(zhì)量不等的分離雙星中，質(zhì)量大的子星演化較快，首先膨脹充滿洛希瓣，并轉(zhuǎn)移物質(zhì)給次星。這樣系統(tǒng)的軌道周期就要減小，同時質(zhì)量比增加。當系統(tǒng)演化到質(zhì)量比等于1的“雙胞胎”雙星（雙星中的兩子星質(zhì)量接近相等）時，系統(tǒng)的軌道周期最短。經(jīng)過這一臨界狀態(tài)后，系統(tǒng)的質(zhì)量比發(fā)生反轉(zhuǎn)，物質(zhì)從小質(zhì)量星轉(zhuǎn)移到大質(zhì)量星。系統(tǒng)搜尋并深入研究處于不同演化階段的大質(zhì)量雙星，有利于探討大質(zhì)量雙星的結(jié)構(gòu)和演化進程。

　　《英國皇家天文學(xué)會月刊》中的工作介紹了銀河系中大質(zhì)量雙星仙后座V375的演化狀態(tài)，其兩顆子星均為B型星。研究人員利用TESS空間巡天望遠鏡獲得連續(xù)光變曲線，重啟了這顆大質(zhì)量雙星的綜合測光分析研究，并基于DASCH、KWS等122年的觀測數(shù)據(jù)，首次對目標星的軌道周期變化進行了全面分析研究（見圖1）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)仙后座的兩子星之間存在著從小質(zhì)量子星向大質(zhì)量子星的物質(zhì)轉(zhuǎn)移，處于質(zhì)量比發(fā)生反轉(zhuǎn)后的慢速物質(zhì)轉(zhuǎn)移階段。此外，一些統(tǒng)計結(jié)果得出，這些大質(zhì)量半相接雙星都有周期長短不一的第三天體，仙后座的第三天體質(zhì)量可能大于4.24個太陽質(zhì)量。根據(jù)赫羅圖的演化位置（見圖2），大部分大質(zhì)量半相接雙星的子星均處于主序帶。另外仙后座V375的次星演化年齡比主星的長，進一步證實其經(jīng)歷了質(zhì)量比反轉(zhuǎn)。它的第三天體光度貢獻估計揭示了第三天體同樣是主序星，形成分層的三星系統(tǒng)。

　　《天體物理學(xué)雜志》完成的工作是在距離約245萬光年的M31中發(fā)現(xiàn)2顆大質(zhì)量的“雙胞胎”雙星。M31是離銀河系最近的漩渦星系，也是本星系群中最大的星系。它的結(jié)構(gòu)特點、金屬豐度與銀河系很接近。研究人員利用西班牙拉帕爾馬島上2.5米望遠鏡的巡天觀測數(shù)據(jù)及DIRECT項目的觀測資料，從437個食雙星系統(tǒng)中搜尋到兩個大質(zhì)量“雙胞胎”雙星，一顆是半相接雙星，另一顆是相接雙星（幾何結(jié)構(gòu)見圖3），質(zhì)量比分別是0.924和0.974。這些結(jié)果也表明處于快速物質(zhì)交流演化階段的大質(zhì)量“雙胞胎”雙星的數(shù)量是較少的。進一步的研究發(fā)現(xiàn)這顆“雙胞胎”相接雙星是通過case A 物質(zhì)交流演化而來的，并快要進入最小周期的臨界演化階段，較小的子星正在接收物質(zhì)。而半相接的“雙胞胎”雙星則經(jīng)歷了質(zhì)量比等于1的演化階段，實現(xiàn)了質(zhì)量比反轉(zhuǎn)，物質(zhì)從小質(zhì)量星轉(zhuǎn)移到大質(zhì)量星。

　　兩項工作的結(jié)果揭示了不同的兩個星系（銀河系和M31）中的大質(zhì)量雙星具有相類似的形成和演化進程。這些特殊大質(zhì)量雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)對研究大質(zhì)量相接雙星的形成和物質(zhì)交流演化等具有重要的科學(xué)意義。

　　該系列工作得到了國家自然科學(xué)基金重點項目等的資助。

　　MNRAS論文鏈接?

　　ApJ論文鏈接?

　　?　　圖1?仙后座V375的周期變化O-C圖。最上面圖中，數(shù)據(jù)點表現(xiàn)出開口向上的拋物線變化趨勢，表明仙后座V375周期正在線性增加。中間圖為偏心的周期性變化，底部圖為O-C殘差。

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　　圖2?仙后座V375在赫羅圖上的位置，綠色的實線是零齡主序，黑色的實線分別是2-14個太陽質(zhì)量的恒星演化軌跡，紅色和藍色的實心星號分別表示仙后座V375的主次星。

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　　　圖3 M31中兩顆“雙胞胎”雙星的幾何結(jié)構(gòu)。左圖是半相接雙星，次星充滿洛希瓣，主星非常接近充滿洛希瓣。右圖是相接雙星，相接度高達88%，次星存在一個熱斑。