新發現證實了長期以來被認為是貧氫超新星和中子星合併核心的熱氦星的存在。多倫多大學（University of Toronto）的天文學家發現了一個大質量恆星群體，它們被雙星系統中的同伴剝去了氫包層。這些發現發表在12月14日的《科學》（Science）雜誌上，為人們揭示了熱氦恆星的奧秘，據信它們是貧氫核坍縮超新星和中子星合併的起源。

這張藝術家的印象圖展示了熾熱、明亮和高質恆星的演變過程。質量較大的亮星會先膨脹，直到外層開始強烈感受到伴星的引力。然後，伴星開始從主星吸取物質。當主星的整個富氫包膜被剝離後，它就會縮小。資料來源：Navid Marvi，由卡內基科學研究所提供

恆星演化的理論與現實

十多年來，科學家一直推測，大約每三顆大質量恆星中就有一顆在雙星系統中被剝離了氫包層。然而，直到現在，只確定了一個可能的候選人。

多倫多大學鄧拉普天文學與天體物理學系助理教授、鄧拉普天文學與天體物理學研究所副研究員瑪麗亞-德魯特（Maria Drout）說：”這是一個巨大而明顯的漏洞。”

德魯特說：『如果事實證明這些恆星是罕見的，那麼我們關於所有這些不同現象的整個理論框架就是錯誤的，這將對超新星、重力波和來自遙遠星系的光線產生影響。這一發現表明這些恆星確實存在。展望未來，我們將能夠對這些恆星進行更詳細的物理學研究。例如，我們應該看到多少中子星合併的預測取決於這些恆星的特性，如恆星風中有多少物質從它們身上脫落。現在，我們將第一次能夠測量到這一點，而之前人們一直在推斷。”

美國國家航空暨太空總署的斯威夫特-UVOT 望遠鏡進行的觀測提供了有史以來用紫外線捕捉到的大麥哲倫雲和小麥哲倫雲的最詳細的概況，這兩個星係是離我們最近的主要星系。研究人員利用這個紫外線資料集來確定他們為這篇論文所瞄準的候選系統。資料來源：NASA/Swift/S. Immler (Goddard) 和M. Siegel (Penn State)

雙剝離星和宇宙現象

雙剝離星以前曾被用來解釋為什麼三分之一的核心坍縮超新星所含的氫比典型的紅超巨星爆炸要少得多。德魯特和她的同事提出，這些新發現的恆星最終會以貧氫超新星的形式爆炸。這些恆星系統也被認為是形成中子星合併的必要條件，例如LIGO 實驗從地球上探測到的發出重力波的中子星合併。

事實上，研究人員認為，在他們目前的樣本中，有幾個天體是帶有中子星或黑洞伴星的剝離星。這些天體正處於成為雙中子星或中子星加黑洞系統之前的階段，它們最終可能會合併。

主要合著者瑪麗亞-德魯特（多倫多大學）與拉斯坎帕納斯天文台的麥哲倫望遠鏡。圖片來源：Tom Holoien/Maria Drout

恆星夥伴關係與進化

「許多恆星都是宇宙舞蹈的一部分，它們在雙星系統中相互繞行。」多倫多大學戴維-A-鄧拉普天文學與天體物理學系博士生貝瑟尼-路德維格（Bethany Ludwig）是這篇論文的第三作者。她說：”我們的工作揭示了這些迷人的關係，揭示了一個比我們以前想像的更加相互關聯、更加活躍的宇宙。就像人類是社會性的存在一樣，恆星，尤其是大質量恆星，也很少是孤獨的。”

隨著恆星的演化和膨脹成為紅巨星，恆星外緣的氫會被其伴星的引力剝離–留下一個非常熱的氦核心。這個過程可能需要幾萬年，甚至幾十萬年。

研究報告的作者貝瑟尼-路德維希、安娜-奧格雷迪、瑪麗亞-德魯特和伊爾娃-戈特伯格在智利拉斯坎帕納斯天文台的麥哲倫望遠鏡上觀測，他們在在那裡為這項研究收集數據。圖片來源：Y.

探測條紋星的挑戰

條紋星很難發現，因為它們發出的大部分光都在可見光光譜之外，可能會被宇宙中的塵埃遮擋，或被它們的伴星掩蓋。

德魯特和她的合作者於2016年開始尋找。德魯特在攻讀博士學位期間研究貧氫超新星，在美國國家航空暨太空總署哈伯博士後獎學金期間，她在卡內基科學研究所天文台開始尋找被認為是超新星核心的剝離恆星。她在一次會議上遇到了合著者伊爾娃-戈特伯格（Ylva Götberg），她現在是奧地利科技研究所（ISTA）的助理教授。

研究人員與他們的合作者設計了一種新的觀測方法，用於觀測光譜中的紫外線部分，極熱恆星的大部分光線都是在這部分發出的。紫外線雖然肉眼看不見，但可以被專門的儀器和望遠鏡偵測到。他們利用斯威夫特紫外線/光學望遠鏡（Swift Ultra-Violet/Optical Telescope）的數據，收集了大麥哲倫雲和小麥哲倫雲中數百萬顆恆星的亮度，大麥哲倫雲和小麥哲倫雲是距離地球最近的兩個星系。路德維格編制了麥哲倫雲的第一份寬視野紫外線目錄，並利用紫外線光度測定法探測出具有不尋常紫外線輻射的系統，這預示著可能存在一顆剝離的恆星。

他們對25 個天體進行了試驗性研究，在2018 年至2022 年期間利用拉斯坎帕納斯天文台的麥哲倫望遠鏡獲得了光學光譜。他們利用這些觀測結果證明，這些恆星溫度高、體積小、氫貧乏，並且處於雙星系統中–所有這些都與他們的模型預測一致。

正在進行的研究和數據的可取得性

目前，研究人員正在繼續研究本文中確定的恆星，並擴大搜尋範圍，以發現更多的恆星。他們將利用哈伯太空望遠鏡、錢德拉X射線望遠鏡、麥哲倫望遠鏡和盎格魯-澳洲望遠鏡上已獲批准的項目，對附近星系和我們銀河系內的恆星進行研究。作為該出版物的一部分，用於識別這些恆星的所有理論模型和數據都已公開，供其他科學家使用。

編譯來源：ScitechDaily