密近双星的艺术想象图 (Source: https://www.cronodon.com/SpaceTech/BinaryStar.html)

密近双星，或称EW型双星，是一类两颗子星均充满洛希瓣结构且存在物质交换的双星系统；其轨道周期较短（一般小于1天）。对于该类双星，大多数的现有研究都集中于光学波段。X射线辐射亦是该类双星的一种极其重要的特征，能够体现双星系统中的恒星活动性，为本研究的重点所在。利用All-Sky Automated Survey for Supernovae Variable Stars (ASAS-SN) 项目的变星数据库和X射线卫星XMM-Newton与ROSAT所释放的X射线源星表，厦门大学天文学系武剑锋教授团队的博士生刘军辉与合作者编制了迄今为止最大的具有X射线辐射的密近双星（EWX）样本库，对1 kpc范围内密近双星的X射线辐射特性进行了系统性的研究。

研究团队对密近双星的X射线光度及X射线活动性水平与双星轨道周期、有效温度、金属丰度和表面重力等参数进行了相关性分析。特别地，通过对部分样本的主星质量进行模拟，我们对双星系统中的成员星质量、有效温度与X射线辐射的相关性进行了研究，以判断决定密近双星X射线辐射水平的主要参数。

我们发现在轨道周期在小于~0.44天范围内，EWX双星的轨道周期与X射线光度、热光度和X射线活动水平之间具有强相关性（如图1和2所示的线性拟合），并且首次对上述关系进行了高置信度的参数化描述。这意味着对于密近双星而言，轨道周期是X射线活动水平的良好的“预言者”，也为双星X射线辐射机制模型的构建提供了约束条件。双星系统的恒星参数都与X射线光度具有相关性，但只有有效温度是与X射线活动水平具有强的负相关性，即温度越高，X射线活动性水平越弱。这可以理解为是由与磁发电机机制相关的恒星表面的对流层由于温度的升高而变薄导致的。我们发现密近双星的X射线辐射总光度同与主星近似质量的主序星的辐射强度几乎一致，从成员星的角度验证了密近双星的X射线辐射由主星主导。双星轨道周期与X射线辐射水平的单调递减关系及EWX的短周期特征揭示出该类双星的X射线辐射处于饱和状态。我们据此推断EWX可能继承了单主序星的X射线饱和光度与质量的相关性，并进一步阐述了单、双星的自转（轨道）周期与X射线辐射水平关系的本质与联系，即主星质量是决定EWX双星X射线辐射水平的基本参数。对于单星而言，X射线辐射强度随质量增加至1.1倍太阳质量时达到峰值，后随质量增大而减弱，通过对EWX中具有光学光谱温度的主星进行质量模拟，我们发现具有轨道周期0.44天的EWX的主星质量恰好对应于约1.1倍太阳质量，这也就解释了为何EWX轨道周期与X射线光度、X射线活动性水平的相关性在0.44天附近出现截断。

该工作已经由国际权威天文专业期刊《天文与天体物理学》正式发表 (Liu et al. 2022, A&A, 663, A115)。该工作得到了国家自然科学基金的支持。论文第一作者为厦门大学天文学系博士生刘军辉，通讯作者为武剑锋教授和中国科学院新疆天文台艾力•伊沙木丁研究员，合作者包括厦门大学顾为民教授、孙谋远副教授和王俊峰教授。文章链接：https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/07/aa42963-21/aa42963-21.html