白矮星与中子星的形成及挑战性条件

现代恒星演化理论告诉我们，中子星是恒星演化到晚期的产物，当恒星因耗尽能量而出现超新星爆发时，在引力作用下，星核就会坍缩成中子星。在银河系中，双星是很常见的，若是双星中有中子星，中子星对双星的演化会有什么影响呢？

1968年，一位前苏联天文学家发现，天蝎座X—l是一对双星，其中之一是中子星，它的伴星是一红巨星。红巨星的气体受到中子星的吸积，在中子星的周围旋转碰撞，而升温到100万K时，就会辐射出大量X射线。

天文学家研究了由双星组成的X射线源（X射线双星）以后，发现供给X射线源物质的伴星可分两类：一类是具有几个太阳质量的大伴星，一类是不超过两个太阳质量的小伴星。这两类伴星的演化有所不同：前一类X射线双星中的大质量伴星自然演化，并以超新星爆发而告终。爆发把双星系统中的许多物质吹到宇宙空间，从而削弱了两星间引力，若双星系统丧失了一半以上的物质，它就瓦解，只留下一个孤单的中子星。若爆发出的物质不多，双星系统保存下来，结果是留下一对中子星。1947年后，果然发现了双脉冲星。而含有一个低质量的恒星和一颗中子星的X射线双星，演化较温和，由于伴星没有足够的物质引起超新星爆发，伴星流失到中子星的物质速率很缓慢，结果是形成一颗白矮星和一颗中子星。在已知的射电脉冲星中，双星相对稀少，仅有9个为脉冲双星，其中7个是属于后一类的。(www.xing528.com)

然而，PSR0820—02脉冲星的发现给上述演化理论提出了难题：它是一个由白矮星和中子星组成的双星。根据理论，它应该是磁场较弱、脉冲周期很短的脉冲双星，但实际上它却是磁场很强的一种特殊脉冲双星，最新的理论认为，这类脉冲双星中的中子星并非来自超新星爆发，而是来自白矮星的坍缩。按照这种理论，PSR0820—02原是一个普通的双星，质量较大的伴星最后演化成白矮垦，但它继续吸积质量较小的另一伴星的物质，最后超过白矮星的质量极限而坍缩为一个中子星。不过，一般说来，由伴星吸积来的氢在白矮星表面积聚起来后，大多数白矮星会由于氢聚变产生爆炸（新星爆发），又把积聚起来的物质抛出，是不会坍缩为中子星的。若使白矮星发生引力坍缩变成中子星，必须要求白矮星满足两个条件。（1）必须是特殊白矮星，是一种由氖、氦和镁组成的白矮星，这样的化学组成对氢聚变不起催化作用；（2）白矮星伴星的质量输出必须十分缓慢，不易发生激烈的爆发。这种理论模型尚需观测来检验。白矮星会按照这种方式演变为中子星吗？中子星本身又将如何演化？天文学家正在努力寻找更多的脉冲星来验证上述新理论是否正确，进一步理解中子星演化的来龙去脉。