天文學(xué)家揭示質(zhì)量超大的中子星來源—氦星爆炸過程中存在“質(zhì)量傳遞”

2017年，先進(jìn)激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）首次探測到的引力波是一次中子星的并合，這大體符合天體物理學(xué)家的猜想情況。但是，2019 年第二次探測到的兩顆中子星的合并，它們的總質(zhì)量卻是出乎意料的大。

近日，一項由哥本哈根大學(xué)尼爾斯玻爾研究所的天體物理學(xué)家Alejandro Vigna-Gomez領(lǐng)導(dǎo)的研究，揭示了被剝離的大質(zhì)量恒星如何在爆炸過程中形成重質(zhì)量中子星或輕型黑洞。同時，也解開了在2019年探測引力波時留下的謎題。

然而，中子星和黑洞等緊湊的天體通常很難研究，因?yàn)楫?dāng)它們穩(wěn)定時，往往是不可見的，不會發(fā)出可檢測到的輻射。在這項新研究中，Alejandro和他的同事們專注于雙星系統(tǒng)中剝離出去的那顆恒星。研究人員使用詳細(xì)的恒星模型追蹤了它的演化過程，直至它爆炸成為超新星。

這顆剝離的恒星，也稱為氦星，它在一個有中子星伴星的雙星系統(tǒng)中。它一開始的質(zhì)量是太陽的十倍，密度如很大，直徑卻比太陽小。其演化的最后階段是內(nèi)核坍縮成超新星，根據(jù)最終的質(zhì)量，它還會留下中子星或黑洞。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這顆氦星爆炸時，它的一些外層會迅速從雙星系統(tǒng)中彈出。然而，一些內(nèi)層并沒有被彈出而最終落回到新形成的致密物體上。

吸積的物質(zhì)數(shù)量取決于爆炸能量。能量越高，恒星能保持的質(zhì)量就越小。對于質(zhì)量是太陽十倍的氦星來說，如果爆炸能量低，就會形成一個黑洞。相反，如果能量高，它會保持較小的質(zhì)量并形成中子星。

研究的另一個重要發(fā)現(xiàn)就是足夠大的氦星可以避免將質(zhì)量轉(zhuǎn)移到中子星上。然而，對于質(zhì)量較小的氦星，傳質(zhì)過程可以將中子星轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖傩D(zhuǎn)的脈沖星。而且，銀河系中很可能存在大量未被發(fā)現(xiàn)的重質(zhì)量中子星。

該研究論文題為“Fallback Supernova Assembly of Heavy Binary Neutron Stars and Light Black Hole-Neutron Star Pairs and the Common Stellar Ancestry of GW190425 and GW200115”，已發(fā)表在The Astrophysical Journal Letters上。

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參考資料：https://www.eurekalert.org/news-releases/931040

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