本站讯  近日，空间科学与技术学院李凯教授团队在国际天文权威期刊《The Astrophysical Journal》上发表题为“Photometric Analysis of 30 Contact Binaries in M31”的研究论文。该研究通过对M31中30颗相接双星的深入分析，将该星系中双星研究样本数量提升了一倍。论文第一作者为博士研究生高翔，通讯作者为李凯教授。

河外星系中的双星系统是研究恒星演化机制与星系环境影响的重要窗口。以临近的M31星系为例，其与银河系在恒星形成历史与演化环境上存在显著差异的漩涡星系，M31为探索不同星系环境对恒星演化的影响提供了理想研究对象。然而，目前对M31中双星系统的研究极为有限：迄今仅有29个系统被详细研究，其中相接双星仅1例，这与M31作为本星系群主导星系的地位及其潜在科学价值极不相称。

图1 M31_CB_14与M31_CB_16的物理参数后验分布图与光变曲线拟合结果

随着河外星系巡天数据的不断积累，对河外双星的研究亟待展开。本工作基于Gu等人（2024）发布的M31的变源数据，通过目视检查筛选出30个相接双星作为研究对象。在此基础上，使用PHOEBE软件，结合贝叶斯优化和马尔可夫链蒙特卡罗方法，确定了这30个系统的物理参数。图1展示了其中两个系统的物理参数后验分布图及其光变曲线拟合结果。

图2 M31中30个相接双星与银河系相接双星的演化对比，四个图分别为质量-半径图，质量-光度图，光度-温度图以及总质量-轨道角动量关系图。

为探究星系环境对双星演化的影响，本研究绘制了30个M31目标与银河系相接双星的演化状态对比图（图2）。结果显示，在相同质量条件下，M31中的相接双星较银河系样本具有更大的半径、更高的光度和更低的轨道角动量，表明它们演化更晚期。这一差异可能与M31整体高于银河系的金属丰度有关。研究还发现两类特殊系统：11个极小质量比（q<0.15）相接双星，它们是研究双星并合过程的理想候选体；以及两个大质量相接双星系统，根据其质量特征推断，它们可能分别演化为双黑洞系统与黑洞-中子星双星系统，成为潜在的引力波源前身星。这些发现为理解不同星系环境中双星的演化命运提供了重要案例。

本工作将M31中已研究的相接双星样本数量扩大了一倍，并通过与银河系样本的系统性对比，揭示了M31特殊星系环境对双星演化路径的影响。然而，当前河外双星的研究深度与系统性仍远落后于银河系。未来研究将致力于大规模巡天数据河外双星的搜寻及研究，进一步探究不同星系环境对双星乃至恒星演化的影响。

该工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者青年专家、ray电竞官网齐鲁青年学者项目以及国家天文科学数据中心青年数据科学家项目的资助。

原文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae11a3