中国天文学家在银河系超软X射线源研究方面获新进展

中国科学院云南天文台双星与变星研究团组博士研究生臧蕾和钱声帮研究员等人对银河系超软X射线源研究取得最新成果。 该工作基于凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，简称TESS）和美国变星观测者协会数据库的测光数据，确认超软X射线源半人马座WX的轨道周期在长期持续减小，显示半人马座WX的轨道演化是由次星磁星风或磁盘风驱使。 两者单独或共同作用引起的角动量损失驱使双星系统的物质从次星转移到白矮星主星，当白矮星质量达到钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit）时，产生Ia型超新星爆炸。

超软X射线源是最可能的Ia型超新星的前身天体，是由一颗致密的大质量白矮星主星和一颗主序星（或者巨星）构成的激变双星。 白矮星通过吸积盘不断吸积来自伴星的物质而源源不断地辐射超软X射线，并使它的质量不断增大（上图）而最终产生Ia型超新星爆炸。 然而这类双星中物质转移的物理机制仍不清楚。

半人马座WX是在银河系中发现一颗掩食的超软X射线源。 为了进一步研究这颗双星的物质交流转移及轨道演化过程，研究人员使用凌日系外行星巡天卫星的连续轨道光变曲线，以及美国变星观测者协会数据库收集的光变曲线，对该系统的轨道周期变化进行了详细的分析研究，揭露它的轨道周期存在一个长期减小的趋势，双星轨道在持续收缩。

根据前人的研究结果，当白矮星质量约为0.9个太阳质量时，它的伴星质量仅为0.6个太阳质量，比白矮星的质量要小。 在角动量守恒的情况下，较小质量的伴星向白矮星转移物质，轨道周期应该持续增加，而不是减小。 因此，研究人员考虑双星系统中很可能存在强大的角动量损失机制，足以抵消双星间物质转移产生的影响，且致使轨道持续收缩。 这种角动量损失机制主要由双星系统中各种风的磁滞作用构成。

对于半人马座WX，风的来源可能是伴星的磁星风以及吸积盘的磁盘风。 研究人员通过计算得出：当伴星的阿尔芬半径（Alfvén radius）大于20个太阳半径时，仅靠伴星的磁星风便足以支撑观测到的轨道收缩速率; 而当伴星的阿尔芬半径小于20个太阳半径时，则需要磁盘风的共同作用，且吸积盘的阿尔芬半径不小于5.5个太阳半径。 这些结果对进一步研究Ia型超新星及它的前身星的演化进程等提供丰富的信息。

【图：美国太空总署; 文：节录自中国科学院云南天文台2023年3月13日新闻公布; 新闻信息由林景明提供】研究全文刊登在2023年2月15日出版的《天体物理学报》; 标题是：The Evolution of the Supersoft X-Ray Source WX Cen Dominated by Magnetic Wind

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