形成吸积致塌缩型超新星的氧氖镁白矮星+氦白矮星通道
中国科学院云南天文台刘栋栋副研究员和王博研究员利用吸积致塌缩型超新星解释了一类特殊低质量X射线双星的形成。
他们发现一类特殊的低质量X射线双星，是由一颗强磁场、自转较慢中子星和一颗极低质量伴星（小于0.1倍太阳质量）组成的短轨道间距双星系统。 然而，对于这类天体的形成存在以下矛盾：一方面，伴星的极小质量和较短的轨道间距意味着已经向另一颗星转移了较多的物质; 另一方面，中子星的强磁场和慢速自转意味着还几乎没有吸积过（或者刚开始吸积）伴星的物质转移。
吸积致塌缩型超新星是科学家在40年前就已经提出的概念，是氧氖镁白矮星质量增加到其质量极限时塌缩为中子星的过程。 通过吸积致塌缩型超新星可以十分自然地解释上述矛盾。
首先，质量转移过程发生在致密天体为一颗氧氖镁白矮星的时候，转移而来的物质使得白矮星质量得到显著增加。 当白矮星质量达到其质量极限时，就会发生吸积致塌缩型超新星爆发，白矮星将塌缩为一颗中子星。 如果人们在此时探测到该双星系统的话，就会看到由一颗未吸积过物质的中子星和一颗已经转移过较多物质的伴星组成的双星系统。
但是这一理论解释一直存在一个问题：之前的吸积致塌缩型超新星前身星模型下形成的中子星双星系统中伴星质量都远大于0.1倍太阳质量，无法解释上述提到的这类双星系统的形成。
为解决这一问题，刘栋栋等人系统性研究了形成吸积致塌缩型超新星的氧氖镁白矮星+氦白矮星通道（见上图），成功解释了新形成的中子星+极小质量伴星的形成难题。 当伴星再次充满洛希瓣（Roche-lobes，是包围在恒星周围的空间，在这个范围内的物质会受到该天体的重力约束而在轨道上环绕）后，将向中子星转移物质，这时的双星系统表现为极致密X射线双星。
极致密X射线双星是一类轨道周期少于1小时的低质量X射线双星，是重要的重力波源。 4U 1626-67是一个典型的新形成的中子星+极小质量伴星系统，是一个极致密X射线双星系统。 虽然还有一些性质有待更详细的研究，氧氖镁白矮星+氦白矮星通道成功再现了4U 1626-67的形成。 结合前人星震学研究的结果，刘栋栋等人还推测极致密X射线双星XTE J1751-305很可能来源于伴星为氦白矮星的演化通道。
【图、文：节录自中国科学院云南天文台2023年4月4日新闻公布; 新闻资讯由林景明提供】研究全文刊登在2023年3月23日出版的英国《皇家天文学会月报》; 标题是：Evolving ONe WD+He WD systems to ultra-compact X-ray binaries
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