XRISM观测锁定γ仙后座X射线来源:致密伴星白矮星提供关键证据

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裸眼可见的γ仙后座(γ Cas)长期以来因其异常的X射线辐射特性引发争议。最新研究利用日本XRISM空间望远镜的Resolve微量热计获得的高分辨率光谱数据,提出该辐射源自绕γ Cas运行的白矮星,并为一类长期预测但此前缺乏直接证据的双星系统提供了观测确认。

相关成果由列日大学天文学家团队主导,已发表于《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)。

γ Cas是首批被确认的Be型恒星之一,1866年由意大利天文学家安杰洛·塞基识别。Be星属于快速自转的大质量恒星,会周期性抛射物质并形成环绕恒星的盘状结构,其存在可通过光学光谱中的特征发射线体现。

1976年的观测显示,γ Cas的X射线亮度约为同类大质量恒星的40倍,等离子体温度超过1亿度,且变化速度异常迅速。随后约20年间,多座空间天文台的监测又发现约20个具有相似特征的天体,形成被称为“γ Cas类似物”的恒星亚类。列日大学团队在该领域的识别工作中占据重要位置,报告称已确认其中一半以上对象。

围绕这些异常X射线的成因,学界曾提出多种解释。列日大学天文学家Yaël Nazé表示,部分方案将辐射归因于Be星表面与其盘之间的局部磁重联;另一些方案则认为X射线与伴星有关,可能的伴星类型包括被剥离外层的恒星、中子星或吸积白矮星。研究团队此前基于观测与理论预测之间的矛盾,排除了前两类伴星解释,但在“吸积白矮星”与“磁相互作用”两种路径之间,长期缺乏可直接区分的观测证据。

为解决这一问题,研究团队使用XRISM的Resolve仪器对γ Cas进行了三次观测,时间分别为2024年12月、2025年2月和2025年6月,覆盖了该双星系统203天的完整轨道周期。团队报告称,光谱中高温等离子体的特征在三次观测间出现速度变化,其变化与白矮星的轨道运动一致,而非随Be星运动。研究人员称,这一位移以高度统计可靠性测得,并被视为首次直接证据,表明产生X射线的超高温等离子体与致密伴星相关,而非来自Be星本身。

研究还指出,相关谱线呈现中等宽度(约200公里/秒),这一特征为伴星性质提供了进一步约束。团队据此认为,可有效排除“非磁性白矮星”的情形:在该情形下,吸积发生在快速旋转的盘内区,通常会产生更宽的谱线。综合判断,观测结果更支持伴星为具有磁场的白矮星,即吸积盘被截断,物质在磁场作用下被引导至极区。

基于上述证据,研究团队将γ Cas及其类似物归类为“Be星+白矮星”双星系统,并称这是一类长期被预测但此前未被明确识别的天体群。

团队同时提到,该群体呈现两项显著特征:其主要涉及大质量Be星,约占此类恒星的10%;而理论模型预测的比例更高,且更倾向与低质量Be星相关。Nazé表示,这一差异提示需要修订双星演化模型,尤其是关于组分间质量转移效率的设定,并称这一结论与多项近期独立研究的结果一致。


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