通过研究双星系统CPD-292176（如图所示），研究人员正在解开我们最早起源的新线索，如星尘。科学家估计，目前银河系中可能只有大约10个这样的恒星系统。Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine
据美国物理学家组织网（作者：Embry-Riddle Aeronautical University）：在处理了堆积如山的天文数据后，安布里·里德尔航空大学亚利桑那州普雷斯科特校区的本科生克拉丽莎·帕沃提交了她的初步分析。她的导师的反应很快，而且大写：“有一个轨道！”他写道。
就在那时，主修太空物理学的帕沃意识到自己即将成为一个大事件的一部分——《自然》杂志上的一篇论文描述了一个罕见的双星系统，它有着不同寻常的特征。
这篇论文发表于2023年2月1日，与安布里·里德尔（Embry Riddle）物理学和天文学助理教授诺埃尔·理查德森（Noel D.Richardson）博士合著。该论文描述了一个双星系统，它能发出X射线，质量很高。该双星系统具有奇怪的圆形轨道，这是双星系统中的一个奇怪之处，类似于哑火。
双星的圆形轨道是一条关键线索，帮助研究人员将双星系统中的第二颗恒星确定为耗尽或“超剥离”超新星。通常，恒星在耗尽所有核燃料后，其核心会坍塌，然后以超新星的形式进入太空。理查森说，在这种情况下，“恒星耗尽了，以至于爆炸甚至没有足够的能量将轨道踢成类似双星中看到的更典型的椭圆形状。”
我们是散落的星骸
双星的名称听起来像一个车牌：CPD-292176。研究人员估计，目前银河系中可能只有大约10个这样的恒星系统。通过对它的研究，他们揭开了我们作为星尘最早起源的新线索。
这张信息图说明了第一个被证实的千新星祖恒星系统CPD-292176的演化。第一阶段，双星系统中形成两颗大质量的蓝色恒星。第二阶段，两颗恒星中较大的一颗接近生命的终点。第三阶段，两颗恒星中较小的一颗从其更大、更成熟的伴星中吸取物质，将其大部分外层大气剥离。第四阶段，更大的恒星形成超剥离超新星，这是一颗恒星的生命末期爆炸，其“踢”的程度比更正常的超新星要小。第五阶段，正如天文学家目前观察到的那样，早期超新星产生的中子星开始从伴星中吸取物质，从而改变了双星对的表。第7阶段，伴随着大部分外层大气的消失，伴星也经历了超剥离超新星。这一阶段将在大约一百万年后发生。第七阶段，一对处于紧密相互轨道的中子星现在仍然存在于曾经有两颗大质量恒星的地方。在第8阶段，两颗中子星螺旋相向，以微弱的引力辐射的形式释放轨道能量。第9阶段，这一系统的最后阶段，两颗中子星相撞，产生了强大的千新星，这是我们宇宙中重元素的宇宙工厂。Credit: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
帕沃解释道：“当我们观察这些物体时，我们是在回顾时间。”。“我们对宇宙的起源有了更多的了解，这将告诉我们太阳系的走向。作为人类，我们从与这些恒星相同的元素开始。”
理查森补充道，如果没有CPD-292176这样的双星系统，地球上的生命将非常不同。他指出：“像这样的系统很可能演变成双星中子星，最终合并形成重元素，并被抛入宇宙。”。“这些重元素使我们能够以我们现在的方式生活。例如，大多数黄金是由类似于我们研究的双星系统中的超新星遗迹或中子星的恒星创造的。天文学加深了我们对世界和我们在其中的地位的理解。”
坚持是有回报的
当帕沃来到理查德森的办公室，希望获得研究经验时，该项目开始了。“我说，‘请给我做任何研究。’”他碰巧得到了智利Cerro Tololo Interamerican Observatory 1.5米望远镜拍摄到的一颗被称为Be型恒星的明亮恒星的数据。Be星与另一颗产生大量X射线的恒星位于同一位置。这一闪光——可能被称为“软伽马中继器”——引起了天文学家的注意，促使理查森和其他人请求获得望远镜数据。
帕沃绘制了Be星的光谱图，但首先，她必须清理数据，以减少噪音。“望远镜观察一颗恒星，它吸收了所有的光线，这样你就可以看到组成这颗恒星的元素，”她说，“但Be星周围往往有物质盘。很难直接透过这些东西看到。”
坚持得到了回报：帕沃设法学习了更多关于数据处理和计算机编码的知识，以便她能够分析恒星光谱。她和理查森发现了一条简单的线，它来自恒星，不受周围圆盘的影响。理查森却不以为然，于是发了一封全大写的电子邮件。在将帕沃的数据快速拟合到一个特殊的计算机程序中后，他意识到他们已经找到了这颗恒星的轨道，但这与预期不同。进一步的数据处理显示，一颗恒星确实每隔60天左右就会围绕另一颗恒星运行一圈。
帕沃回忆理查德森说：“这不仅仅是一个简单的双星系统。”
协作计数
奥克兰大学的扬·J·埃尔德里奇（Jan J.Eldridge）是《自然》杂志论文的合著者，也是了解双星系统及其演化的顶尖专家。在理查森的要求下，埃尔德里奇查看了数千个双星模型，发现只有两个与他和帕沃正在研究的模型相似。
埃尔德里奇和同事随后绘制了这两颗双星的生命周期图，解释了超新星遗迹是如何膨胀并将质量倾倒到Be星上，直到它开始堆积。最终，这颗超新星变成了一颗爆炸的低质量氦星，留下了一颗中子星，但它已经将太多的质量转移到了Be星上，因此爆炸没有什么光彩。
帕沃解释道：“基本上，我们发现了超剥离超新星是如何与Be星相互作用的，以及它是如何经历这些奇怪的生命周期阶段的。”。“在未来的某个时刻，随着周期的继续，Be星也将成为一颗超新星中子星。数百万年后，它将成为一个拥有两颗中子星的双星系统。”
