研究人员利用LAMOST数据发现中子星候选体

近期，国家天文台袁海龙、王松副研究员等人利用LAMOST低分辨光谱，结合Gaia EDR3数据，兴隆85厘米望远镜多波段测光数据，以及加那列大型望远镜GTC的HORuS仪器拍摄的高分辨率光谱，发现了一个包含致密天体的双星系统。该系统由一个质量约为1.7倍太阳质量、半径约是1.7个太阳半径的晚A型主序恒星和一个质量约为1.1-1.3倍太阳质量可能为中子星的致密伴星组成。该发现是研究人员借助LAMOST数据优势在狩猎致密天体方面取得的又一项重要成果，也是LAMOST黑洞猎手计划中的一项进展。成果已发表在国际知名天文期刊《天体物理学报》（2022,ApJ,940,165）。  

根据现有的恒星演化理论，大质量恒星演化的最终结果会是一颗黑洞或者中子星。理论预言银河系中可能存在上亿颗恒星级黑洞，但迄今为止，天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞，而且大都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线观测到的。然而实际上大部分包含黑洞或者中子星的双星系统都处于没有发出X射线的宁静状态。因此，通过监测视向速度得到不可见伴星的动力学质量被天文学家证实为一种有效且具有重要意义的方法。近年来的一些黑洞候选体发现工作（Casares等，2014；Liu等，2019；Thompson等，2019；Rivinius等，2020；Jayasinghe等2021）和中子星候选体发现工作（Mazeh等2022；Yi等，2022）都采用了这种方法。

          
图1 该双星系统的多波段光变曲线和视向速度曲线拟合  

利用LAMOST的低分辨率时域巡天数据，研究团队对该双星系统进行了视向速度拟合，得到了速度半振幅和质量函数；利用多波段测光数据、Gaia视差、消光和恒星演化模型，获取了该系统中非致密星的质量、半径和距离等信息；通过光变曲线建模和拟合，最终得到了不可见伴星的质量范围大概是1.1-1.3倍太阳质量。通过分析GTC-HORuS的高分辨光谱，并没有发现属于伴星的吸收线成分，因此这颗伴星极有可能是致密天体。

  
图2 该双星系统的GTC光谱分解  

研究发现该双星系统中可见恒星的填充度约为70%，没有充满洛希瓣，时域光谱也没有发射线特征。此外，经多次观测，该系统并没有被发现已知的X射线波段和UV波段的信号； 利用WFC设备在紫外波段也没有发现相关信号。因此可以推断该双星系统的致密伴星更大概率为一颗中子星。  

LAMOST的第二个五年巡天开展了更多的时域天区观测，这有助于发现更多包含致密天体的双星系统。根据邵勇和李向东老师2019年的理论估计（Shao & Li 2019），按LAMOST的观测模式，大约能够发现100个宁静态的黑洞双星系统。因此，更多有价值的双星系统正等待天文学家继续发现和挖掘。这些致密天体的发现为进一步研究恒星形成演化和中子星、黑洞的物理性质和形成理论奠定了基础。  

文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac9c62