伽马仙后座星神秘现象获解
这幅艺术家的印象图描绘了大质量恒星γCas及其致密的小型白矮星伴星。CreditESAY。Nazé
一颗肉眼可见恒星持续数十年的奇特X射线辐射之谜已被解开——其辐射源自一颗隐匿的、正在吸积物质的白矮星。
在仙后座中肉眼可见的γCas星，长期以来让天文学家感到困惑。它产生的X射线能量和温度远超普通大质量恒星的预期。最近利用日本XRISM空间望远镜上的Resolve仪器进行的新观测，现已将这种异常辐射追踪到围绕该恒星运行的一颗白矮星。这一发现也证实了一个长期理论化的双星系统类别，此前从未被明确识别。这项研究由列日大学的研究人员领导，发表于今日（3月24日）的《天文学与天体物理学》期刊上。
像策星（γCassiopeiae）这样的Be星有何独特之处
仙后座γ是最早被确认的Be型恒星，这一分类由意大利天文学家安杰洛塞奇于1866年提出。这类恒星质量较大且自转速度极快，会周期性地将物质抛射到太空中，这些物质形成环绕恒星的盘状结构，可通过恒星光谱中的特定特征加以探测。
1976年，科学家发现γCas星发出的X射线辐射强度约为同类大质量恒星的四十倍。产生这些辐射的等离子体温度超过一亿度，且变化极为迅速。此后约二十年间，空间天文台陆续确认了约二十颗具有类似行为的恒星，这类天体被统称为γCas类星体。比利时列日大学的研究人员在该项研究中发挥了关键作用，确认了其中过半数的目标。
伽马仙后座星由一颗Be型恒星及其周围环绕的物质盘组成；部分物质流向其伴星；在伴星周围形成第二个吸积盘，物质最终沿磁极方向下落，并在极区产生X射线辐射（绿色箭头所示）。部分X射线被白矮星表面反射（紫色箭头所示）。图片来源：列日大学Y。Nazé
关于X射线源的竞争性理论
为解释这一辐射现象，人们提出了多种假说，列日大学天文学家耶尔纳泽解释道，其中一种假说认为，辐射源于Be星表面与其星周盘之间的局域磁重联过程；另一些假说则认为X射线与伴星有关，该伴星可能是已被剥离外层的恒星、中子星，或正在吸积物质的白矮星。
早期的研究已排除了剥离恒星和中子星的可能性，因为观测结果与理论预期不符。这使得只剩下两种可能：涉及恒星本身的磁相互作用，或存在一颗吸积物质的白矮星伴星。此前一直缺乏明确证据来区分这两种情况。
XRISM观测揭示了真正的源头
为解开这一谜团，研究团队利用搭载在XRISM卫星上的高精度微热量计Resolve开展了一项专门的观测活动，该设备正在革新高能天体物理学的研究。观测覆盖了该系统完整的203天轨道周期，分别在三个不同时间段进行。
光谱显示，高温等离子体的特征在三次观测之间发生了速度变化，其变化规律遵循白矮星的轨道运动，而非Be星的运动。研究人员继续说道：这一偏移以很高的统计显著性被测量到。事实上，这是首次直接证实产生X射线的超高温等离子体与致密伴星相关，而非源自Be星本身。
恒星γ仙后座（γCas）构成了显著的W形仙后座星座的中心顶点。它靠近北极星，北半球观测者全年每晚均可看到。
证据指向一颗磁性白矮星
这些数据还提供了有关白矮星性质的线索。观测到的谱线特征具有中等宽度（约为200kms），这排除了非磁性白矮星的可能性。在非磁性系统中，物质会通过内盘以极高速度螺旋下落，产生宽得多的谱线信号。相反，这些结果表明白矮星具有磁场，其吸积盘被截断，磁场将下落物质引导至白矮星的磁极（见图）。
X射线成像与光谱任务（XRISM）在太空中的概念示意图。来源：JAXA
一类新型双星系统得到确认
这些结果表明，γCas及类似恒星属于一类长期被理论预言但此前从未被明确观测到的Be星与白矮星组成的双星系统。研究团队还识别出该类系统的两个显著特征：其主星主要为大质量Be星，且约占全部Be星的10％；然而，理论模型曾预测该类系统的数量应更为丰富，并暗示其与低质量Be星之间存在更紧密的关联。
这一差异表明，需要对双星演化模型进行修订，尤其是关于双星成员间物质转移效率的部分——这一结论与近期多项独立研究的结果一致。因此，解开这一谜题将为未来的研究开辟新的方向。理解双星系统的演化过程，对于认识引力波等现象至关重要，因为大质量双星系统在生命末期正是引力波的重要来源。
在γCas的FeK发射线中探测到轨道运动 作者：雅埃尔纳泽、水本正宏、格雷戈尔饶、肖恩J甘德森 发表于《天文与天体物理学》 DOI：10。105100046361202558284
BY: University of Liège
FY: AI
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选文：天文志愿文章组-
翻译：AI
审核：天文志愿文章组-
终审：天文志愿文章组-零度星系
排版：天文志愿文章组-零度星系
