天文学家已经确定了21颗遥远的中子星，它们与类太阳恒星在双星轨道上运行，仅仅是通过它们的引力效应发现的。这些由盖亚任务促成的发现，表明了双星形成理论的复杂性，因为它们在超新星事件中出人意料地幸存下来。来源:SciTechDaily.com

新的观测显示，中子星与类似太阳的恒星配对。

我们宇宙中的大多数恒星都是成对出现的。虽然我们的太阳是一颗孤独的恒星，但许多类似太阳的恒星围绕着类似的恒星运行，而宇宙中还有许多恒星和宇宙球体之间的奇特配对。例如，黑洞经常被发现彼此绕轨道运行。有一种配对已经被证明是非常罕见的，那就是类似太阳的恒星和一种被称为中子星的死恒星之间的配对。

由加州理工学院的卡里姆·艾尔·巴德里领导的天文学家们现在发现了似乎有21颗中子星在双星系统中围绕着类似太阳的恒星运行。中子星是大质量恒星爆炸后密集燃烧的核心。它们本身非常微弱，通常无法直接探测到。它们比类太阳恒星重，但这两个天体围绕一个共同的质量中心相互绕转。当中子星绕轨道运行时，它们会拉扯类太阳恒星，导致它们的同伴在天空中来回移动。利用欧洲空间局的盖亚任务，天文学家们能够捕捉到这些能说明问题的摆动，从而揭示出一群新的暗中子星。

盖亚在天体物理学研究中的作用

加州理工学院天文学助理教授、德国马克斯·普朗克天文学研究所的兼职科学家El-Badry说:“盖亚正在不断扫描天空，测量超过10亿颗恒星的摆动，所以即使是非常罕见的天体，也很有可能被发现。”

这项新研究由来自世界各地的共同作者组成，于7月15日发表在《天体物理学开放杂志》上。来自几个地面望远镜的数据，包括夏威夷茂纳克亚的w·m·凯克天文台;智利拉西拉天文台;和亚利桑那州的惠普尔天文台，被用来跟进盖亚观测，并了解更多关于隐藏中子星的质量和轨道的信息。

这幅插图描绘了一个双星系统，由一颗致密的中子星和一颗正常的类太阳恒星(左上)组成。利用来自欧洲航天局盖亚任务的数据，天文学家发现了几个类似的星系，其中两个天体相隔很远。由于这些星系中的天体相距很远，平均距离是类太阳恒星的300倍，因此中子星处于休眠状态——它不会主动从伴星那里窃取质量，因此非常微弱。为了找到这些隐藏的中子星，科学家们利用盖亚观测来寻找由轨道中子星的拉扯作用引起的类太阳恒星的摆动。这是第一批纯粹由于引力作用而被发现的中子星。如图所示，紧凑型中子星的强烈引力扭曲了我们对周围天空的看法，产生了对附近恒星的扭曲镜像。中子星比类太阳恒星小10万倍，但却更重。信贷:加州理工学院/ R。伤害(IPAC)

新中子星系统的独特特征

虽然中子星以前在类似太阳的恒星周围的轨道上被探测到，但这些系统都更紧凑。中子星(比类太阳恒星更重)之间的距离很短，可以从它的伴星那里偷走质量。这种质量传递过程使中子星在x射线或无线电波长下发出明亮的光芒。相比之下，新研究中的中子星离它们的伴星要远得多——大约是地球到太阳距离的1到3倍。

这意味着新发现的恒星尸体离它们的伙伴太远，无法从它们那里窃取物质。相反，它们是安静而黑暗的。“这些是第一批纯粹由于引力效应而被发现的中子星，”El-Badry说。

双星系统形成的奥秘

这一发现有些令人惊讶，因为目前还不清楚一颗爆炸的恒星是如何靠近像太阳这样的恒星的。

“我们仍然没有一个完整的模型来解释这些双星是如何形成的，”El-Badry解释说。“原则上，中子星的前身应该变得巨大，并在其演化的后期与太阳型恒星相互作用。”这颗巨大的恒星会把这颗小恒星撞倒，可能会暂时吞没它。后来，中子星的祖先可能会在超新星爆炸中爆炸，根据模型，这应该会解除双星系统的束缚，使中子星和类太阳恒星向相反的方向倾斜。

他说:“这些新系统的发现表明，至少有一些双星在这些灾难性的过程中幸存下来，尽管模型还不能完全解释它们是如何幸存下来的。”

天文学家已经发现了21颗类似太阳的恒星，它们围绕中子星运行，中子星是以前爆炸的大质量恒星的重而致密的残骸。隐藏的中子星仅仅是通过它们的引力效应被发现的。虽然中子星比类太阳恒星重，但这两种天体围绕一个共同的质量中心相互绕转。当中子星绕轨道运行时，它们会拉扯类太阳恒星，导致它们摆动。欧洲航天局的盖亚任务在三年的时间里通过观察类太阳恒星(黄色点)的轨道发现了这种摆动。在这个动画中，类太阳恒星是绿色的，中子星(及其轨道)是紫色的。图片来源:加州理工学院/Kareem El-Badry

盖亚的探测能力和未来研究

盖亚之所以能够找到这些不太可能的伴星，是因为它们的轨道宽，周期长(类太阳恒星围绕中子星运行的周期为6个月到3年)。El-Badry说:“如果天体离得太近，那么摆动就会太小而无法探测到。”“对于盖亚，我们对更宽的轨道更加敏感。”盖亚对相对较近的双星也最为敏感。大多数新发现的星系都位于距离地球3000光年的范围内——与直径10万光年的银河系相比，这是一个相对较小的距离。

新的观察结果还表明，这种配对是多么罕见。“我们估计大约一百万分之一的太阳型恒星在宽轨道上围绕中子星运行，”他说。

扩大中子星之外的搜索

El-Badry还对在类太阳恒星的轨道上寻找看不见的休眠黑洞感兴趣。利用盖亚的数据，他发现了两个隐藏在银河系中的安静黑洞。其中一个被称为盖亚BH1，是已知距离地球最近的黑洞，距离地球1600光年。

“我们也不确定这些黑洞双星是如何形成的，”El-Badry说。“我们的双星演化模型显然存在空白。找到更多这样的黑暗伴侣，并将它们的人口统计数据与不同模型的预测进行比较，将有助于我们拼凑出它们是如何形成的。”

参考文献:《来自盖亚天体测量的宽轨道中子星候选者》，作者:Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, David W. Latham, Sahar Shahaf, Tsevi Mazeh, Allyson Bieryla, Lars A. Buchhave, ren Andrae, Natsuko Yamaguchi, Howard Isaacson, Andrew W. Howard, Alessandro Savino和Ilya V. Ilyin, 2024年7月15日，《天体物理学开放杂志》。c.121261 DOI: 10.33232/001

该论文由美国国家科学基金会、欧洲研究委员会以及戈登和贝蒂·摩尔基金会资助。加州理工学院的其他作者包括研究生Natsuko Yamaguchi和天文学教授Andrew Howard。其他作者包括马克斯-普朗克天文研究所的Hans-Walter Rix和ren Andrae，哈佛和史密森天体物理中心的David Latham和Allyson Bieryla，魏茨曼科学研究所的Sahar Shahaf，特拉维夫大学的Tsevi Mazeh;丹麦技术大学的Lars Buchhave，加州大学伯克利分校和南昆士兰大学的Howard Isaacson;加州大学伯克利分校的Alessandro Savino和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的Ilya Ilyin。