超新星模拟表明，双星系统J0453+1559中的低质量恒星可能是中子星 _超新星

由一颗9.9太阳质量恒星爆炸产生的非常轻的中子星的可视化，仍然被从其热表面区域喷射出的中微子加热物质包围。图中所示的结构直径约为250公里。来源：Bernhard Müller副教授
据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：2015年，天体物理学家发现了一个由两颗相互绕轨道运行的致密恒星组成的系统：一颗脉冲星（即高度磁化的快速旋转发光中子星）和一颗所谓的伴星。该系统中的伴星质量为1.174太阳质量（M⊙），明显低于其他已知质量测量准确的中子星。
J0453+1559脉冲双星系统中这颗轻质量恒星的性质尚未完全阐明。在过去的几年里，一些物理学家一直在试图利用理论和计算工具来揭示它的本质。
虽然一些研究人员认为它可能是一颗中子星，但其他人质疑这一假设，而是认为它可能就是一颗白矮星。值得注意的是，这两种恒星有不同的起源：中子星是在一颗大质量恒星发生超新星爆炸时形成的，而白矮星是在中低质量恒星耗尽核燃料并脱落外层时出现的。
莫纳什大学和斯威本科技大学的研究人员最近对超新星爆炸进行了3D模拟，以探索J0453+1559系统中的低质量恒星是中子星的可能性。他们发表在《物理评论快报》上的论文表明，这颗恒星实际上可能是一颗中子星，而不是像一些早期研究所表明的那样是一颗白矮星。
“我们一直在与合作者合作撰写另一篇论文，该论文现已发表在《自然天文学》上，”该论文的第一作者Bernhard Müller告诉Phys.org 。“这篇论文汇集了中子星观测数据，以重建中子星的质量分布。J0453+1559系统中一颗质量非常低的中子星的起源已经争论了一段时间，但观测结果也显示了其他一些质量相当低的中子恒星。”
最初， Müller和他的同事Alexander Heger和Jade Powell开始在他们可用的大型恒星演化模型数据库中寻找低质量恒星的可能祖恒星。然后，他们进行了超新星模拟，以确定当前的恒星演化理论如何解释质量如此低的中子星。
穆勒解释说：“我们研究了25个恒星演化模型，这些恒星的质量接近超新星爆炸所需的最小质量。” 。“我们将注意力集中在其中五个地方，我们预计中子星的质量会特别低，因为前身的核心结构，特别是铁和硅核心的质量。
“然而，最终进入中子星的质量受到复杂的爆炸动力学的影响（例如，在爆炸已经发展的情况下，物质仍然可以落在中子星上）。”
研究人员对他们发现的五颗祖恒星进行了3D超新星模拟，这些恒星从坍缩到爆炸。这些模拟使他们能够准确预测爆炸后出现的中子星的质量。
穆勒说：“这项研究表明，J0453+1559系统中1.17太阳质量的神秘低质量天体确实是一颗中子星，而不是一些作者最近提出的白矮星。” 。“在更大的范围内，这项研究展示了大型3D模拟的力量，可以解释中子星和黑洞质量分布的特征，并阐明潜在的恒星演化和爆炸物理学。”
总体而言，Müller、Heger和Powell进行的模拟表明，双星系统J0453+1559中的低质量恒星实际上可能是一颗中子星。在他们的下一项研究中，研究人员计划进行更多的3D模拟，以进一步提高目前对不同天体如何诞生及其独特性质的理解，特别是中子星和黑洞。
穆勒补充道：“随着计算机能力的增强，我们希望大型模拟能够详细解释中子星和黑洞的诞生特性，例如它们的质量、诞生速度以及自转速度。” 。
“我们目前正在研究的一个特别具有挑战性的问题是中子星磁场的起源。为什么一些被称为磁星的中子星天生具有1015高斯量级的极高表面场强，还有待解释。3D模拟有望有助于解释它们的起源。”