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科学家提出相接双星轨道周期长期变化新机制

 

近日,中国科学院云南天文台双星与变星研究团组副研究员刘亮等人在相接双星研究领域取得的新成果。该工作发现,相接双星轨道周期P和相接度f之间存在高度相关性,而这种相关程度在以往的研究工作中被大大地低估。基于这一发现,刘亮等人提出由相接度f主导的相接双星轨道周期长期变化的新机制,揭示了相接双星另一种可能的演化途径。
 
相接双星是相互作用很强的一类密近双星系统。由于复杂的结构和强相互作用,相接双星的形成、演化和结局仍是未能得到解决的难题。轨道周期长期变化反映相接双星相应时标下的演化状态,而且这种变化规律将决定相接双星的寿命。传统理论认为,相接双星轨道周期长期变化由质量比q主导,即物质在两颗子星之间自由转移,引起质量比q改变的同时,引起轨道周期P变化。刘亮等人通过数值方法则发现,目前观测到的轨道周期P的变化也可能是由于相接度f改变引起的。他们认为,两子星间的物质自由转移需要经过公共包层;物理条件的差异会导致两子星物质转移速率的差异;如果公共包层能够先留住这部分物质,当累积至一定程度之后再释放,那么将会得到一个完全不一样的模型——f主导的演化模型。在这个模型中,物质周期性地出入公共包层,缓慢地从一颗子星转移至另一颗子星。整个过程f和P周期性振荡,q逐渐减小直至系统并合。该模型较好地解释了观测到周期极短、大质量比深度相接双星。这项研究再次显示了相接双星系统的复杂性,揭示公共包层与子星间相互作用在相接双星演化过程中的重要性。
 
相关研究成果发表在MNRAS上。该研究成果得到了云南省中青年学术技术带头人培养项目、国家自然科学基金等的资助。(来源:中国科学院云南天文台)
 
 
图1.相接双星动力学参数图。实线组表示质量比q、轨道周期周期P、相接度f、总质量M以及子星1表面引力加速度之间的关系。同颜色的实线为一组。它代表M和引力加速度一定的情况下,相接度从0%至100%的参数取值范围。
 
 
图2.相接双星动力学演化图。实线表示与图一相同。该图中子星1的引力加速度满足主序星的相应关系。总质量2.0太阳质量的相接双星系统可能沿着图中所示的黑色箭头线演化。这种公共包层振荡性演化引起的轨道周期变化符合目前的观测结果。图中红蓝实线的跳变来自主序星质量-半径关系不连续。
 

 

 
 
 
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