近日，中国科学院云南天文台硕士研究生郑日中与研究员葛宏伟联合英国剑桥大学、中山大学、云南大学等单位科研人员，在白矮星双星形成与演化研究领域取得重要进展。研究团队通过大规模双星演化数值模拟，系统厘清白矮星双星稳定物质转移形成通道，解决了长期困扰天文学界的理论预测与实际观测不匹配问题。相关成果发表于国际天文学期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。

白矮星是绝大多数恒星生命末期的演化归宿。在宇宙中，绝大多数恒星都以双星系统形式呈现，在这套系统内，两颗恒星之间会发生物质交换，进而改变各自的演化命运。在物质交换过程中存在两种典型演化路径：一种是物质平稳地从一颗恒星流向伴星，即稳定物质转移；另一种会触发剧烈的共有包层演化，促使两颗恒星快速相互靠近。此前理论认为，经由稳定物质转移诞生的白矮星双星，其白矮星质量与双星轨道周期存在固定对应关系，该规律也被广泛用于解析白矮星双星的起源。

然而，近年来天文观测持续发现，不少白矮星双星系统并不符合这一规律。它们的形成通道既不能由前人研究的稳定物质转移通道解释，也不能由共有包层演化通道解释。

那么，它们的规律是什么？

针对这一问题，研究团队利用恒星演化程序MESA，对不同初始质量、轨道以及金属丰度条件下的双星系统进行了大量演化计算，重点追踪物质转移阶段恒星核心结构变化，还原最终形成白矮星的质量与双星轨道周期分布规律。

数值计算结果显示，稳定物质转移可以形成质量和轨道周期更加多样的白矮星双星系统，而非传统认知中的单一关系。这一新的理论结果能够覆盖此前难以解释的一些观测现象。研究团队将理论计算结果与大量已观测到的白矮星双星系统进行比较发现，一些偏离传统质量—轨道周期关系的系统，可以自然地落在新的理论分布范围内。其中，研究团队分别将理论结果与白矮星—中子星双星系统（图a）和白矮星—主序星双星系统（图b）进行对比，发现两类系统均能够在新的理论框架下得到较好的解释。

图a 白矮星—中子星双星系统。

图b 白矮星—主序星双星系统。云南天文台供图

该研究进一步拓展了人们对白矮星双星形成和演化的认识。未来，随着更多白矮星双星被发现以及其质量和轨道参数得到更加精确的测量，可以利用新的理论分布与观测结果进行比较，为双星的形成与演化理论提供重要约束。

该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划、云南省自然科学基金的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae9d74