清华新闻网9月30日电 近日，清华大学物理系王晓锋教授团队利用清华大学-马化腾巡天望远镜，在距离地球约8800光年处发现一颗亮度约为太阳110倍、温度为太阳6倍的奇特蓝色大振幅脉动变星（blue large-amplitude pulsators， 简称BLAP）。对该源的详尽观测分析发现其是一颗刚处于氦壳层点火阶段的0.7倍太阳质量的热亚矮星(氢壳层被剥离后形成的较致密的高温恒星)，这完美解释了其产生的强烈脉动及探测到的周期变化。这一发现为系统解释BLAP的物理成因提供了关键线索，对进一步完善恒星的脉动和演化理论以及深入理解Ia型超新星的前身星有重要意义。
BLAP代表一类罕见的具有异常大振幅与极端短周期的高温脉动变星。尽管人类研究脉动变星的历史已经跨越百年，但是这类罕见的脉动变星直至2017年才被光学引力力透镜实验（Optical Gravitational Lensing Experiment，简称OGLE）报道。在OGLE监测的10亿颗星中，仅有14颗被证认为BLAP。这些BLAP的表面温度是太阳的5至7倍，并且能在短短半小时内因膨胀和收缩造成超过20%的光度变化。由于已知的BLAP甚少、观测数据匮乏，天文学家们对BLAP的物理起源存在巨大的争议。国际上存在两种主流观点，一类是认为BLAP是中心为氦核的白矮星前身，即它们已经停止燃烧并且将演化为氦核白矮星；而一类则认为BLAP是在双星演化过程中氢包层被剥离的处于中心氦燃烧阶段的热亚矮星。

北京天文馆艺术家喻京川绘制的TMTS-BLAP-1。
清华大学-马化腾望远镜（简称TMTS）是王晓锋教授团队在马化腾基金及清华大学物理学堂班等经费支持下建立起的一架独特设计的多镜筒光学巡天设备（详见https://www.phys.tsinghua.edu.cn/info/1129/4853.html）。TMTS项目在国际上率先实现以亚分钟频率对宇宙星空的凝视观测，极大拓展了对极短时标变化宇宙天体的探测。在两年时间内，TMTS获取了超过1000万颗恒星的短时标光变数据，其中包括了一个脉动周期仅为18.9分钟的BLAP （简称TMTS-BLAP-1）。合作团队利用位于夏威夷的10米凯克望远镜进行连续光谱观测发现该源与具有低表面引力和氦富包层的BLAP十分相似，并据此判断它是一颗最短脉动周期的低引力BLAP。结合国际巡天项目的长期光学监测数据，研究团队发现TMTS-BLAP-1的脉动周期正以每千年2.5秒的速度变长，这挑战了当前主流的BLAP物理模型。通过模型计算，研究团队发现该周期变化与之前被忽略的壳层氦燃烧的热亚矮星模型非常符合。TMTS-BLAP-1的特殊脉动周期和奇异的周期变化率表明它正处于热亚矮星的氦壳层点燃阶段，正经历类似热亚矮星的“赫兹伯伦间隙”的快速演化阶段。

赫罗图（Hertzsprung-Russell diagram）（上）和周期变化率-周期图
上述研究成果以“一颗正在穿越热亚矮星‘赫兹伯伦间隙’的蓝大振幅脉动变星（An 18.9-minute Blue Large-Amplitude Pulsator Crossing the ‘Hertzsprung Gap’of Hot Subdwarfs）”为题于9月29日发表于《自然?天文学》（Nature Astronomy）。
王晓锋教授为本文的通讯作者，物理系博士后林杰(2019年入站)为本文的第一作者，论文主要合作者还包括中国科学院云南天文台的吴程远助理研究员（原清华大学物理系博士后）及吴涛研究员、澳大利亚国立大学的熊赫然博士、捷克科学院天文研究所的皮特尼米特研究员以及美国加州伯克利大学天文系菲利彭科教授团队等。本项目得到国家自然科学基金、马化腾基金、北科院“北科****”项目及科学探索奖等的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41550-022-01783-z
供稿：物理系
题图设计：金娅辰
编辑：覃霞李华山
审核：吕婷
2022年09月30日 09:28:00