2日從中國科學院云南天文臺獲悉,該臺與南京大學研究人員合作,給出了電子俘獲超新星通道形成雙中子星系統的參數空間,并發現該通道能夠解釋觀測上大多數的雙中子星系統特征,表明該領域的研究取得了新進展。國際期刊英國《皇家天文學會月刊》在線發表了這一成果。
雙中子星系統是恒星演化和雙星相互作用的終點,同時也是重要的引力波源。它們通常被認為起源于“中子星+氦星”雙星系統:氦星在經歷超新星爆炸形成中子星后,若雙星系統還能夠幸存,那么就會形成雙中子星系統。雙中子星系統形成的研究,有助于人們對極端條件下物理過程的認識,同時也為雙星演化中關鍵的物理過程提供了重要的約束。
在“中子星+氦星”雙星系統中,氦星伴星在經歷氦燃燒、碳燃燒階段后,內部會形成一個主要由氧、氖元素構成的金屬核。如果其氧氖核的質量接近錢德拉賽卡質量極限,中心將觸發電子俘獲反應,從而通過電子俘獲超新星爆發塌縮成中子星,即形成雙中子星系統的電子俘獲超新星通道。電子俘獲超新星具有低的爆發能量以及反沖速度,因此爆炸后雙星系統幸存下來的概率較高。這意味著該通道對雙中子星系統的形成具有重要貢獻。
南京大學郭云浪博士與中國科學院云南天文臺王博研究員等人,對形成雙中子星系統的電子俘獲超新星通道作了系統研究,給出了該通道下形成雙中子星系統的初始參數空間,發現該參數空間中的氦星伴星質量和最小初始軌道周期,隨著金屬豐度的增加而增加。同時,通過考慮氦星伴星在塌縮成中子星時受到的反沖速度,研究了該通道下形成雙中子星系統的特征。他們發現小于50公里每秒的低反沖速度,能夠解釋觀測上大多數的雙中子星系統特征。此外,通過考慮氦星表面的殘留氫包層,該團隊還發現中子星在雙星演化過程中能夠從伴星上吸積更多的物質,從而達到更快的轉速。