近日,山東大學(xué)李凱教授指導(dǎo)本科生利用LAMOST中分辨率光譜首次對(duì)兩顆早型分離食雙星開(kāi)展了研究,對(duì)其軌道參數(shù)、物理特性以及演化狀態(tài)等進(jìn)行了全面分析。該成果以“Photometric and Spectroscopic Studies of Two Early-type Eclipsing Binaries”為題發(fā)表在國(guó)際天文期刊《天體物理學(xué)報(bào)》(2025 ,ApJ ,987 ,89)。山東大學(xué)本科生葉鵬飛為第一作者,李凱教授為通訊作者。
早型食雙星在恒星演化中發(fā)揮著重要作用。這類雙星系統(tǒng)被認(rèn)為是超新星和致密天體(如中子星和黑洞)的前身星,更是多種極端天體物理現(xiàn)象(如引力波事件、伽馬射線暴和X射線雙星等)的潛在起源。因此,對(duì)早型食雙星的觀測(cè)與研究,不僅有助于揭示大質(zhì)量恒星的演化機(jī)制,還能為致密天體的形成過(guò)程提供重要線索。LAMOST中分辨率巡天的光譜數(shù)據(jù),有助于食雙星視向速度的提取,因此山東大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用LAMOST中分辨率光譜結(jié)合TESS測(cè)光數(shù)據(jù)開(kāi)展了早型食雙星的研究工作。
本工作對(duì)兩顆早型食雙星TYC 3740-2072-1和TYC 2888-780-1開(kāi)展了全面研究。通過(guò)LAMOST的高質(zhì)量中分辨率光譜數(shù)據(jù)提取了兩個(gè)目標(biāo)的視向速度,結(jié)合TESS巡天數(shù)據(jù)與掩食極小時(shí)刻,對(duì)兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行了光變曲線-視向速度-極小時(shí)刻聯(lián)合分析,獲得了精確的物理參數(shù)。圖1給出了兩個(gè)目標(biāo)光變曲線和視向速度曲線的擬合結(jié)果。

圖1 TYC 3740-2072-1的光變曲線和視向速度曲線擬合結(jié)果
通過(guò)對(duì)兩個(gè)目標(biāo)軌道周期變化的分析,研究人員發(fā)現(xiàn)兩顆食雙星均存在拱線運(yùn)動(dòng)(Apsidal motion),并且TYC 2888-780-1的O-C曲線還存在明顯的周期性變化(如圖2所示),推測(cè)這是由第三天體的光時(shí)軌道效應(yīng)(LTTE)引起。此外,研究表明TYC 3740-2072-1的主星已進(jìn)入亞巨星階段,并將演化為半相接雙星系統(tǒng),很可能演化為Ia型超新星的前身星(圖3為2顆食雙星的演化情況)。

圖2 TYC 3740-2072-1和TYC 2888-780-1的O-C曲線

圖3 TYC 3740-2072-1和TYC 2888-780-1的演化情況
此項(xiàng)研究豐富了早型食雙星樣本,通過(guò)對(duì)它們的深入分析,精確測(cè)定了其物理參數(shù)(如質(zhì)量、半徑、光度等)及軌道周期變化特征,這為深入理解大質(zhì)量恒星演化路徑、雙星相互作用機(jī)制以及致密天體前身星的形成過(guò)程提供了重要的觀測(cè)依據(jù)。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東大學(xué)齊魯青年學(xué)者項(xiàng)目、LAMOST重大成果培育項(xiàng)目以及國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心青年數(shù)據(jù)科學(xué)家項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addd19