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南京天光所研究人员利用LAMOST望远镜发现两颗新的共生星

近日,中国科学院南京天文光学技术研究所陈静博士、王靓研究员联合国家天文台罗阿理研究员等合作者,利用LAMOST第十次数据发布的海量光谱数据和多种测光数据,成功发现了两颗新的共生星以及12颗仅吸积共生星候选体。这一成果不仅为进一步研究双星演化提供了宝贵线索,也为研究共生新星的形成机制、Ia型超新星的前身星以及高能X射线源打下了坚实研究基础。该研究成果已经发表在国际知名天文期刊《天体物理学报》(2025,ApJ,987,147)。

共生星是一类由致密星(如白矮星、中子星或主序星)和红巨星组成的双星系统。在这类双星系统中,红巨星通过星风或者洛希瓣溢出将自身的物质输送给伴星,被伴星吸积后形成吸积盘并产生高温辐射,如图1所示。它们的光谱特征非常特殊,既包含红巨星的分子吸收带(TiO、VO、CN和 等)也有白矮星的强发射线(巴尔末发射线、HeII、HeI、[OIII]等),极具辨识度。目前共生星领域遇到的一个重大挑战是尽管理论上认为可能存在几十万颗共生星,但观测上目前仅“捕捉”到三四百颗,差距相当之大。LAMOST收集的千万条光谱为共生星的搜寻提供了绝佳的条件,为该项研究的成果产出奠定了基础。

图1 科学家模拟的共生星结构图。Credit:Ashkbiz Danehkar/phys.org。

在本项研究中,研究人员充分发挥了LAMOST大样本光谱数据在证认特殊天体方面的优势。他们利用DR10光谱中的发射线信息,并根据已知共生星在赫罗图上的分布特征和目视检查的方法,最终从成千上万条光谱中识别出9颗共生星,其中七颗已经被证实,两颗是新发现的共生星。如图2所示,是两颗新发现的共生星光谱图。

共生星数量远远低于理论预期,这一差异除了理论模型预期一般都比较理想之外,还有一个重要原因是有很大一部分共生星的吸积率比较低,因而不会在光谱中展现出明显的发射线特征,无法通过常规光谱特征识别的方法来找到这批共生星,这类星叫做仅吸积共生星。为此,研究人员从测光上利用多波段巡天数据,综合使用了GALEX紫外、2MASS近红外、WISE中红外和多个X射线星表,找到了12个仅吸积共生星候选体。虽然这些星目前还没有光谱可以证实其是共生星,但从吸积率分布来看,与典型共生星高度一致,如图3所示,增加了样本的可靠性。

图2 LAMOST中两颗新的共生星低分辨率光谱图。左上图显示的是整个光学波段的光谱,右上图显示的是1角分视场内这颗星的DSS图像,可以验证没有受到旁边星的污染。下图显示的是四个发射线区域的放大图,可以明显看到共生星的发射特征。

图3 已知共生星和新发现的仅吸积共生星候选体的吸积率分布图。

该工作不仅拓展了已知共生星的样本数量,还充分体现了多波段数据交叉融合在天体识别和分类研究中的巨大优势。随着天文观测迈入“大数据时代”,将会有更多的特殊星体被发现,为后续研究它们的基本性质以及深入理解恒星演化等方面奠定了基础。

论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addec3

中国科学院网站:科研人员利用LAMOST望远镜发现两颗新的共生星