天文学家揭示质量超大的中子星来源—氦星爆炸过程中存在“质量传递”

2017年，先进激光干涉仪引力波天文台（LIGO）首次探测到的引力波是一次中子星的并合，这大体符合天体物理学家的猜想情况。但是，2019 年第二次探测到的两颗中子星的合并，它们的总质量却是出乎意料的大。

近日，一项由哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的天体物理学家Alejandro Vigna-Gomez领导的研究，揭示了被剥离的大质量恒星如何在爆炸过程中形成重质量中子星或轻型黑洞。同时，也解开了在2019年探测引力波时留下的谜题。

然而，中子星和黑洞等紧凑的天体通常很难研究，因为当它们稳定时，往往是不可见的，不会发出可检测到的辐射。在这项新研究中，Alejandro和他的同事们专注于双星系统中剥离出去的那颗恒星。研究人员使用详细的恒星模型追踪了它的演化过程，直至它爆炸成为超新星。

这颗剥离的恒星，也称为氦星，它在一个有中子星伴星的双星系统中。它一开始的质量是太阳的十倍，密度如很大，直径却比太阳小。其演化的最后阶段是内核坍缩成超新星，根据最终的质量，它还会留下中子星或黑洞。

研究发现，当这颗氦星爆炸时，它的一些外层会迅速从双星系统中弹出。然而，一些内层并没有被弹出而最终落回到新形成的致密物体上。

吸积的物质数量取决于爆炸能量。能量越高，恒星能保持的质量就越小。对于质量是太阳十倍的氦星来说，如果爆炸能量低，就会形成一个黑洞。相反，如果能量高，它会保持较小的质量并形成中子星。

研究的另一个重要发现就是足够大的氦星可以避免将质量转移到中子星上。然而，对于质量较小的氦星，传质过程可以将中子星转变为快速旋转的脉冲星。而且，银河系中很可能存在大量未被发现的重质量中子星。

该研究论文题为“Fallback Supernova Assembly of Heavy Binary Neutron Stars and Light Black Hole-Neutron Star Pairs and the Common Stellar Ancestry of GW190425 and GW200115”，已发表在The Astrophysical Journal Letters上。

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