类太阳后共有包层双星缺失的新机制

近期，中国科学院云南天文台博士研究生施彦旭、葛宏伟研究员等人及西班牙加泰罗尼亚理工大学科研人员，在双星演化前沿领域取得重要研究进展。研究团队基于更物理的物质转移稳定性判据，改进双星星族合成模型，首次系统揭示了物质转移稳定性对后共有包层双星种群的关键调控作用，为长期困扰学界的 “类太阳伴星后共有包层双星短缺” 问题提供新的解释。相关成果发表在国际天文学期刊 《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

图1. 多方模型(a)与绝热物质损失模型(b)预言的PCEBs在MWD – MMS平面上的分布

宇宙中超过半数的恒星处于双星系统中，双星相互作用是致密星、暂现源等多种特殊天体形成的核心驱动力。其中共有包层（Common Envelope, CE）演化是短周期致密双星形成的关键阶段，同时也是恒星演化理论中最不确定、争议最激烈的物理过程之一。后共有包层双星（Post-common-envelope Binaries, PCEBs）是共有包层演化的直接产物，被视为检验共有包层演化理论的 “天然实验室”，是开展定量约束的理想样本。

过往观测表明，已发现的 PCEBs 以低质量 M 型矮星伴星系统为主，具有类太阳（A/F/G/K 型）主序伴星的系统数量显著偏少。传统双星星族合成模型基于多方模型的物质转移稳定性判据，会系统性高估这类类太阳伴星 PCEBs 的数目（图1, a），与观测存在显著矛盾。学界通常将这一观测短缺归因于磁制动机制与观测选择效应，但该解释始终缺乏充分的理论验证。

在本项工作中，研究团队采用快速双星演化代码（BSE），引入了绝热物质损失模型给出的物质转移稳定性判据，结合自洽的恒星包层结合能公式，更新双星星族合成模型。研究发现新判据给出的临界质量比显著高于传统多方模型，使得主、次星质量相近的双星系统更难进入共有包层演化，从起源通道上大幅减少了类太阳主序伴星 PCEBs 的预言数量（图1, b）。研究证实，仅靠增强的磁制动或观测选择效应均无法完全解释观测短缺，物质转移稳定性、磁制动与选择效应三者的共同作用才是最合理的物理图景。

该项研究系统论证了真实物质转移稳定性判据在解释后共有包层双星观测种群中的核心地位，为共有包层演化物理提供了新的定量约束，对激变变星、AM CVn 型双星、双白矮星等致密双星种群的形成与演化研究具有重要指导意义。

该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院和云南省自然科学基金的资助。