来自云南大学、中国科学院国家天文台和北京师范大学等单位的研究团队在银河系邻近的仙女星系（M31）中，发现了一颗光度极高、性质异常的II型造父变星。近日，相关研究成果发表于《天体物理学杂志快报》。
仙女星系 图片来源：NASA这颗特殊的恒星是研究团队从郭守敬望远镜（LAMOST）光谱数据库中发现的，被命名为LAMOST J0041+3948。它位于仙女星系外晕的巨星流之中，该星流是数十亿年前一个矮星系被M31引力瓦解后的恒星残骸，其成员普遍年老且质量较低。
然而，研究团队揭示了LAMOST J0041+3948这颗星与周围环境一系列格格不入的物理性质。比如，这颗恒星的光度高达太阳的2万倍，根据恒星演化模型可推断其前身星质量在2至4倍太阳质量之间，比周围环境年轻得多；这颗恒星的光谱能量分布在近红外波段，表现出显著的流量超出，这是存在由热尘埃组成的致密星周盘的明确证据，从而证实了它是一个双星系统。
云南大学教授陈丙秋介绍，LAMOST J0041+3948的慢中子俘获过程元素（s-过程元素，如钡）存在显著富集现象，这与通常在拥有星周盘的后渐近巨星分支双星中观测到的难熔元素“贫化”现象截然相反。
为解释这一系列反常现象，研究团队提出了一个精妙的形成机制——等级三体系统中的内双星并合。他们推测，LAMOST J0041+3948前身是一个动力学稳定的等级三体系统，该系统由一个致密的内双星和一颗轨道更宽的伴星构成。在长期的演化过程中，受第三颗伴星的引力扰动，内双星的轨道离心率被激发，最终导致两颗恒星发生并合。
中国科学院国家天文台研究员陈孝钿表示，这次并合事件产生了一颗质量更大、被完全“返老还童”的恒星，其性质类似于一颗蓝离散星。这颗并合产物随后作为一颗大质量单星快速演化，其内部通过s-过程产生了重元素，并最终演化至今天可以观测到的极亮变星阶段。而最初的第三颗伴星，则成为了它现在的双星“伴侣”，两者间的相互作用形成了观测到的星周盘。
该模型不仅解释了这颗恒星的所有奇特属性，还将恒星尺度的多体动力学与星系尺度的结构形成历史直接联系起来。
这项奇特的发现并非偶然，而是研究团队长期致力于仙女星系（M31）系统性研究的成果之一。
在此前发表于《天文学杂志》的一项研究工作中，研究团队构建了全面的M31天体光谱证认星表。该星表包含了上千个发射线星云、星团和超巨星等珍贵天体，为在仙女星系中搜寻罕见的奇特天体奠定了坚实的数据基础。
得益于这个星表，研究团队还找到了另一颗名为LAMOST J0048+4154的大质量黄超巨星。这颗黄超巨星位于仙女星系的遥远外侧，距离星系中心约34千秒差距，远超传统理论认为的大质量恒星的形成区域。
这颗大质量黄超巨星的发现挑战了“大质量恒星只能在星系内部的稠密环境中形成”的传统认识，证明了即使在星系外围的稀疏区域，依然可能存在形成大质量恒星的条件。相关成果同样发表于《天文学杂志》。
北京师范大学教授苑海波指出，从构建全面的天体星表到发现挑战传统理论的奇异恒星，这些发现不仅加深了研究人员对恒星生命历程多样性的理解，也为揭示星系的形成与演化历史提供了全新的视角。
相关论文信息：
https://doi.org/10.3847/1538-3881/adb038
https://doi.org/10.3847/1538-3881/ade68a
https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae33bf
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