近日,中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所陳靜博士、王靚研究員、國家天文臺(tái)羅阿理研究員、李蔭碧副研究員及合作者,基于LAMOST DR10低分辨率光譜和多種測光數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了兩顆新的共生星以及12顆僅吸積共生星候選體。這一成果為進(jìn)一步研究雙星演化、共生新星的形成機(jī)制、Ia型超新星的前身星以及高能X射線源提供了研究基礎(chǔ)。該工作不僅拓展了已知共生星的樣本數(shù)量,也充分體現(xiàn)了LAMOST大樣本光譜數(shù)據(jù)證認(rèn)特殊天體方面的優(yōu)勢(shì)。該研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際知名天文期刊《天體物理學(xué)報(bào)》(2025,ApJ,987,147)。
共生星是一類由致密星(如白矮星、中子星或主序星)和紅巨星組成的雙星系統(tǒng)。在這類雙星系統(tǒng)中,紅巨星通過星風(fēng)或者洛希瓣溢出的物質(zhì)被白矮星吸收,形成吸積盤并產(chǎn)生高溫輻射,如圖1所示。共生星的光譜特征非常特殊,既包含紅巨星的分子吸收帶(TiO、VO、CN和等)也有白矮星的強(qiáng)發(fā)射線(巴爾默發(fā)射線、HeII、HeI、[OIII]等)。目前共生星領(lǐng)域遇到的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是理論預(yù)測的數(shù)量和觀測數(shù)量嚴(yán)重不符,理論預(yù)測達(dá)到幾十萬顆,而實(shí)際觀測證實(shí)的僅有三四百顆。LAMOST的千萬量級(jí)的光譜數(shù)據(jù),為共生星的搜尋提供了絕佳的資源。

圖1:科學(xué)家模擬的共生星結(jié)構(gòu)圖。
在本項(xiàng)研究中,研究人員利用LAMOST DR10發(fā)布的低分辨率光譜數(shù)據(jù),從中篩選出具有
發(fā)射線的光譜,并根據(jù)已知共生星在赫羅圖上的分布特征和人眼檢查的方法,從海量數(shù)據(jù)中識(shí)別出9顆共生星,其中7顆已經(jīng)被證實(shí),2顆是新發(fā)現(xiàn)的共生星。如圖2所示,是兩顆新發(fā)現(xiàn)的共生星光譜圖。

圖2:LAMOST中兩顆新的共生星低分辨率光譜圖。左上圖顯示的是整個(gè)光學(xué)波段的光譜,右上圖顯示的是1角分視場內(nèi)這顆星的DSS圖像,可以驗(yàn)證沒有受到旁邊星的污染。下圖顯示的是四個(gè)發(fā)射線區(qū)域的放大圖,可以明顯看到共生星的發(fā)射特征。
共生星數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論預(yù)期,這一差異除了理論模型預(yù)期一般都比較理想之外,還有一個(gè)重要原因是有很大一部分共生星的吸積率比較低,因而不會(huì)在光譜中展現(xiàn)出明顯的發(fā)射線特征,無法通過常規(guī)光譜特征識(shí)別的方法來找到這批共生星,這類星叫做僅吸積共生星。所以研究人員從測光上利用多波段巡天數(shù)據(jù),綜合使用了GALEX、2MASS、WISE和多個(gè)X射線星表,找到了12個(gè)僅吸積共生星候選體,由于缺少光譜觀測,目前尚無法證實(shí)其為共生星。但是通過對(duì)比其吸積率和典型共生星吸積率的分布,發(fā)現(xiàn)兩者分布高度相似,如圖3所示,增加了樣本的可靠性。

圖3:已知共生星和新發(fā)現(xiàn)的僅吸積共生星候選體的吸積率分布圖。
這些共生星樣本的發(fā)現(xiàn),充分體現(xiàn)了多波段數(shù)據(jù)交叉融合在天體識(shí)別和分類研究中的巨大優(yōu)勢(shì)。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,將會(huì)有更多的共生星被發(fā)現(xiàn),為后續(xù)研究共生星的基本性質(zhì)以及恒星演化等方面奠定了基礎(chǔ)。
論文鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addec3