年轻大质量星团中的大质量逃逸双星

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绝大多数恒星尤其是大质量恒星在成团的环境中形成。年轻大质量星团聚集着为数众多的大质量恒星,动力学交会过程频繁,是产生大质量逃逸星以及非团环境下大质量恒星乃至大质量双星的主要途径之一。因此,年轻大质量星团成为了研究这一抛射过程理想的实验室。从星团中探寻逃逸的大质量双星需要同时解决两个关键问题:(一)如何证明候选天体是大质量双星?(二)如何证明候选天体是逃逸星/双星?引力束缚下的大质量双星系统具有强烈的碰撞星风,进而产生明亮的X射线辐射。因此我们可以通过X射线波段的辐射特征证实目标天体是否为大质量双星系统;而Gaia卫星高精度的天体测量结果使得我们可以通过自行信息判断目标天体是否是从星团核心区域逃逸出来的。我们选取了银河系内年轻大质量星团NGC 3603外围的两个碰撞星风系统MTT68和MTT71作为本课题的研究对象,通过分析它们的Chandra X射线观测以及Gaia天体测量结果,开展星团中的逃逸大质量恒星的研究。MTT68本身是一个由MTT68A和MTT68B构成的视双星系统,其中MTT68A又是一个更为密近的双星系统。我们首先比较了 X射线辐射中心、Gaia位置测量结果以及MTT68A/B的光学图像坐标,发现前两者均与MTT68A的坐标一致,而与MTT68B相去甚远。因此我们认为,Chandra X射线观测和Gaia天体测量结果主要描述MTT68A的特征。在此基础上,我们分析了 Chandra对这两个系统的观测数据,通过其X射线辐射的能谱特征、辐射强度以及存在Fe XXV发射线这一证据,确认了它们为碰撞星风系统,并通过MTT68A的X射线光变特征限制了双星系统的轨道周期不小于半个月。同时,我们分析了 Gaia DR2数据库中这两个系统的自行测量结果:MTT71的绝对自行与NGC 3603的整体自行相近,表明它很可能是与星团相伴形成,并不存在抛射过程;而MTT68A与NGC 3603的整体自行相差较大,且其相对自行的反向指向星团中心附近。这一自行结果表明MTT68A很可能是一个从星团核心区域逃逸的大质量双星系统,可能的抛射机制为三体或四体相互作用。根据MTT68A到星团中心的投影距离和相对自行大小估算这一抛射过程大概发生在2万年前。对它们进一步的多波段研究,如反向恒星的搜寻,碰撞星风X射线的非电离平衡特征,以及此类天体系统的研究,有助于加深我们对大质量双星系统的起源的更为清晰的认识。
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