在中子星双星系统形成的后期阶段，巨星膨胀并吞没中子星伴星，这一阶段被称为“共包层演化”（a）。包层的抛射使中子星处于一个近距离靠近包层剥离星的轨道上。该系统的演化取决于质量比。质量相对较小的剥离星会经历额外的质量传递阶段，使自身进一步剥离，同时使伴星加快自旋成为脉冲星，在银河系中观测到的中子星双星系统和GW170817便是这种类型（b）。质量较大的剥离星不会如此膨胀，从而避免进一步剥离和被伴星吸收，最终形成如GW190425的双星系统（c）。对于质量更大的剥离星，则会形成黑洞-中子星双星系统，如GW200115 （d）
帆叶网据新浪科技：2017年，科学家第一次证实了引力波的存在，在“激光干涉引力波天文台”（LIGO）和引力波观测领域做出决定性贡献的三位物理学家也因此获得当年的诺贝尔奖。如今，对引力波的探测仍在不断带来新的物理学成果，但也引出了更多的问题。
对引力波的探测也带来了全新的挑战，比如如何找出引力波产生的原因。这听起来似乎是一个简单的问题，但回答起来却困难得多。近日，丹麦哥本哈根大学的研究团队开发了一个恒星死亡的模型，他们认为该模型将有助于解释一些以前无法解释的发现，并提出在一个特定的星系中，大质量中子星的数量要比此前认为的多得多。
在物理学研究中，科学家经常会收集到一些似乎不符合当前科学理论的数据。例如，在LIGO第二次探测到引力波时，就出现了一些令人意想不到的数据。通常情况下，LIGO会记录两个大密度物体——比如黑洞和中子星——碰撞所产生的引力波，即时空涟漪。在LIGO第二次确定的记录中（最初记录于2019年，现在被称为GW190425），数据所指向的引力波来源是两颗正在合并的中子星，但它们的质量大得惊人。
在以往的观点看来，常规的中子星是很难“看到”的。中子星通常是在超大质量恒星向内坍缩后才形成的，这一点与它们的“近亲”黑洞相似。不过，它们偶尔也会形成脉冲星，这是宇宙中最引人注目的恒星形态之一。通常情况下，唯一能观测到一个双星系统（比如GW190425引力波信号的源头）的条件是，该系统的两颗恒星中有一颗是脉冲星，并与邻近的常规中子星发生相互作用。然而，在已知的中子星双星系统中，科学家并没有找到具有足够质量，同时又能匹配LIGO所探测信号的系统。
研究者认为，之所以缺少这样的恒星，部分原因是较大的恒星在死亡时变成了黑洞，而不是中子星。然而，这些引力波信号的确来自正在合并的大质量中子星，而不是黑洞碰撞。那么，是什么导致了这些大型中子星的形成？为什么它们没有和脉冲星成对出现？
答案可能在于一类被称为“剥离星”（stripped star）的恒星。这些星体也被称为“氦星”，它们只在双星系统中形成，其氢外壳会被系统中的另一颗恒星推开，留下一个纯氦内核。研究小组对这类恒星进行了模拟，试图了解它们在超新星爆发后会发生什么。这取决于两个因素，一是剩余内核的质量，二是超新星爆炸的强度。
研究小组通过恒星演化模型发现，对于氦星而言，其部分氦外层会在超新星爆炸中被抛出，使恒星质量降低至无法演变为黑洞的程度。这或许可以解释大质量中子星的起源，但它们为什么在带有脉冲星的双星系统中不那么明显呢？
回答这一问题，我们需要了解双星系统中的一个标准过程——质量传递。通常情况下，双星系统中的一颗恒星会有部分物质流向另一颗质量更大的恒星，这个过程就被称为质量传递。在中子星系统中，这种质量传递有时会使中子星加快自旋，成为脉冲星。然而，恒星的氦核越大，发生质量传递的可能性就越小。因此，对于形成大质量中子星的系统，不太可能最终演变成一个带有脉冲星的双星系统；这些中子星更有可能保持自己的质量，而不是将质量转移到它们的伴星上，使后者成为脉冲星。
LIGO所获得的其他数据也支持这一理论。在宇宙中，大质量中子星的合并似乎与质量相对较小的中子星与脉冲星的合并一样常见。由大质量中子星所组成的双星系统是可能存在的，只不过通常的探测方法无法“看见”它们。不过，在LIGO的帮助下，我们至少可以探测到这些系统何时发生了合并，这是朝着真正了解它们迈出的重要一步。
ALMA 观测行星形成的尘埃遗址
PDS 70的伪彩色合成图像。左面板显示了之前在0.87毫米处的ALMA观测结果，右面板显示了3毫米处的新ALMA观测值。合成图像将毫米/亚毫米连续图像与ALMA（红色）、W.M.Keck天文台的红外连续图像（绿色）和VLT拍摄的氢发射线的光学图像（蓝色）相结合。图像显示，ALMA观测到的尘埃排放在Keck和VLT探测到的行星外形成了环状结构。在3毫米的波长处，可以明显看到粉尘排放集中在西北方向（图像的右上角）。来源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），W.M.Keck天文台，VLT（ESO），K.Doi（MPIA）（神秘的地球uux.cn）据ALMA望远镜：阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）通过在刚刚形成的行星轨道外检测到高浓度的尘埃颗粒（一种行星形成材料），成功地观测到了行星形成的地点。由Kiyoaki Doi领导的一个国际研究小组，当时是日本国家天文台（NAOJ）/高级研究生大学SOKENDAI的博士生，目前是马克斯·普朗克天文学研究所的博士后，用ALMA对一颗名为PDS 70的年轻恒星周围的原行星盘进行了3毫米波长的高分辨率观测。该天体拥有两颗已知的行星，新的ALMA观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的局部积聚。这一发现表明，已经形成的行星为行星积累了物质，并促进了下一颗行星的潜在形成。这项工作有助于揭示由多个行星组成的行星系统的形成过程，如太阳系。这篇题为“ALMA波段3观测揭示的PDS 70盘的不对称尘埃积聚”的文章已被《天体物理学杂志快报》接受发表。它可以在arXiv预印本服务器上找到。迄今为止，已经在太阳系内外发现了5000多颗行星。在某些情况下，它们组成了由多个行星组成的行星系统。这些行星被认为起源于围绕年轻恒星的原行星盘中的微米级尘埃颗粒。然而，这些尘埃颗粒是如何在局部积累并导致行星系统形成的，目前尚不清楚。PDS 70是唯一已知的在原行星盘内具有已形成行星的天体，这一点已通过光学和红外观测得到证实。揭示该天体中尘埃颗粒的分布将有助于深入了解已经形成的行星如何与周围的原行星盘相互作用，并可能影响随后的行星形成。之前对0.87毫米ALMA的观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的环形排放。然而，发射源可能在光学上很厚（不透明，近侧的灰尘颗粒会遮挡后面的灰尘颗粒），观察到的发射分布可能无法准确反映灰尘颗粒的分布。由Kiyoaki Doi领导的研究人员使用ALMA在3mm波长下对PDS 70周围的原行星盘进行了高分辨率观测。3mm处的观测值在光学上更薄（更透明），从而更可靠地提供了尘埃颗粒的分布。3毫米的新观测结果显示，与之前的0.87毫米观测结果不同，尘埃排放集中在行星外尘埃环内的特定方向。这表明，尘埃颗粒是行星的组成部分，在狭窄的区域积聚并形成局部团块。行星外的尘埃团表明，已经形成的行星与周围的星盘相互作用，将尘埃颗粒集中在轨道外缘的一个狭窄区域。这些聚集的尘埃颗粒被认为会生长成一颗新行星。行星系统的形成，就像太阳系一样，可以通过重复这个过程从内到外依次形成行星来解释。这项工作通过观测捕捉了已经形成的行星如何与周围环境相互作用并触发下一颗行星的形成，有助于我们理解行星系统的形成。领导这项工作的Kiyoaki Doi说：“天体由多个组件组成，每个组件都发射不同波长的辐射。因此，在多个波长下观察同一物体可以提供对目标的独特视角。“在PDS 70中，行星是在光学和红外波长下发现的，而原行星盘是在毫米波长下观察到的。这项工作表明，即使在ALMA的观测波长范围内，星盘也表现出不同的形态。“这突显了跨不同波长观测的重要性，包括使用ALMA进行多波长观测。使用不同望远镜在不同观测设置下观测目标的多个组成部分对于全面了解整个系统是必要的。”
TESS发现土星大小的系外行星TOI
TOI-4994在30（上）、10（中）和2（下）分钟节奏下的TESS光曲线，结合了6个不同的扇区。来源：uux.cn/Rodriguez等人，2024。（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Tomasz Nowakowski）：利用美国国家航空航天局的凌日系外行星勘测卫星（TESS），一个国际天文学家团队探测到一颗围绕一颗遥远恒星运行的新系外行星。这个新发现的外星世界被命名为TOI-4994b，它很温暖，比土星稍小。这一发现发表在12月3日预打印服务器arXiv上的一篇研究论文中。迄今为止，TESS已经确定了7300多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，或TOI），其中571颗已被确认。自2018年4月发射以来，该卫星一直在对太阳附近约20万颗最亮的恒星进行调查，目的是寻找凌日系外行星，从小型岩石世界到气态巨星。现在，由马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的Romy Rodriguez领导的一组天文学家证实了TESS监测到的另一个TOI。他们在TOI-4994的光曲线中发现了一个凌日信号，这是一颗与太阳大小和质量相当的G型恒星，距离约1079光年。该信号的行星性质得到了使用地面望远镜（包括Las Cumbres天文台全球望远镜（LCOGT））的后续观测的证实。研究人员解释说：“在TESS的第12区首次检测到一个周期为21.5天的凌日信号，随后通过地面的后续光度测定得到了证实。”。这颗新发现的行星的半径约为0.76木星半径，其质量估计为0.28木星质量，其密度与土星相似，为0.78 g/cm3。TOI-4994b每21.5天绕其宿主运行一次，距离宿主0.15天文单位，其平衡温度约为717.6 K。因此，TOI-4994b的性质与土星相似，可以归类为温暖的土星系外行星。一般来说，已知的温暖土星的数量仍然相对较少，因为迄今为止发现的这类行星不到20颗，这使得TOI-4994 b成为该样本的有价值的补充。该论文的作者指出，TOI-4994 b的性质也表明，其历史是由行星间的散射和可能的合并形成的。然而，为了证实这一点，还需要进一步的观察。他们补充说，这颗行星是后续恒星倾角测量的良好候选者。当谈到母恒星TOI-4994（也称为TIC 277128619）时，它的半径约为1.05太阳半径，而它的质量与太阳相当。这颗恒星估计有63亿年的历史，有效温度为5640 K，金属丰度为0.165 dex。
