宋　芬

(1.集美大學(xué) 理學(xué)院，福建 廈門 361000；2.中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650011)

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低質(zhì)量相接雙星的研究進(jìn)展

宋芬1,2*

(1.集美大學(xué) 理學(xué)院，福建 廈門 361000；2.中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650011)

密近雙星的觀測(cè)和理論研究是恒星物理研究中熱點(diǎn)之一。解釋低質(zhì)量相接雙星的觀測(cè)是雙星演化的難點(diǎn)。本文通過對(duì)低質(zhì)量的相接雙星的實(shí)測(cè)資料(光變曲線和物理參量)和理論模型進(jìn)行綜述，提出了該類雙星研究中主要存在的問題，這對(duì)于豐富和完善雙星演化理論具有重要意義。

雙星；相接雙星；雙星演化

密近雙星中子星的演化受另一顆子星的影響，甚至兩子星間發(fā)生復(fù)雜的物理過程，其演化過程與單個(gè)恒星演化的結(jié)果明顯不同。為此，密近雙星是恒星演化研究中一類特殊而又重要的對(duì)象，在很長一段時(shí)間內(nèi)引起了天體物理學(xué)家的興趣。

依據(jù)密近雙星兩子星是否充滿其各自的洛希瓣臨界體積，從幾何上將密近雙星分為三類[1]：一類是分離雙星，兩子星均未充滿各自的洛希瓣臨界體積；第二類是半分離雙星，其中一顆子星充滿其相應(yīng)的洛希瓣臨界體積，兩子星之間發(fā)生物質(zhì)交換過程；第三類是相接雙星，兩子星均充滿各自的洛希瓣臨界體積并形成公共包層，伴隨物質(zhì)交換等復(fù)雜的物理過程，是密近雙星中較特殊的系統(tǒng)。兩子星質(zhì)量較小且具有公共對(duì)流包層的相接雙星系統(tǒng)，又稱W UMa型相接雙星或低質(zhì)量相接雙星，其光變曲線表現(xiàn)為主極小與次極小食深幾乎相等的EW型，質(zhì)量不同的兩子星表面有效溫度近似相等。本文主要討論具有公共對(duì)流包層的低質(zhì)量相接雙星。

觀測(cè)上，采用分光和測(cè)光技術(shù)，獲得相接雙星觀測(cè)樣本的精確物理參量。具有精確物理參量的低質(zhì)量相接雙星的數(shù)據(jù)較多，且不斷增加。從光變曲線方面，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)該類系統(tǒng)存在O’Connell 佯謬和Binnendijk 佯謬[2]等現(xiàn)象；從質(zhì)量、光度和半徑等物理參量上，分析出其存在Kuiper佯謬[3]和周期-顏色關(guān)系帶[4]等規(guī)律。為解釋該類系統(tǒng)的觀測(cè)現(xiàn)象，理論上提出了多種模型。由最初的熱平衡模型，發(fā)展至今的非熱平衡模型。目前，非熱平衡模型中以Robertson & Eggleton“熱弛豫震蕩模型”[5]、“K?hler 模型[6]”、“Stepień模型[7]”為代表，嘗試從理論上詮釋低質(zhì)量相接雙星的觀測(cè)現(xiàn)象。事實(shí)證明，理論模型已經(jīng)能夠解釋低質(zhì)量相接雙星的周期-顏色關(guān)系和Kuiper佯謬。模型中物理過程的處理和假設(shè)，直接決定了理論計(jì)算的結(jié)果，摸索清楚物理過程是解決問題的關(guān)鍵。

本文基于低質(zhì)量相接雙星的觀測(cè)事實(shí)，重點(diǎn)介紹現(xiàn)今主要的幾類相接雙星非熱平衡理論模型，及其能夠解釋的觀測(cè)現(xiàn)象，并總結(jié)目前相接雙星理論模型的研究現(xiàn)狀，分析討論其存在的問題。

1　低質(zhì)量相接雙星觀測(cè)事實(shí)

從低質(zhì)量相接雙星的質(zhì)量、半徑等物理參量出發(fā)，Kuiper[3]統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)位于主序演化帶附近的該類系統(tǒng)所滿足的質(zhì)量-半徑關(guān)系與理論演化預(yù)言出的質(zhì)量-半徑關(guān)系R≈M0.6-1.0不符，出現(xiàn)了觀測(cè)事實(shí)與理論結(jié)果相悖逆的現(xiàn)象(即‘Kuiper 佯謬’)；K?hler[4]在Eggen 1967基礎(chǔ)上擬合出該類樣本在周期-有效溫度關(guān)系圖中呈帶狀分布(兩邊界線分別為1.5logTeff-logP=5.975與1.5logTeff-logP=6.15), Gazeas & Stepień 2008[8]結(jié)合該類系統(tǒng)絕對(duì)星等與周期和顏色的關(guān)系,提出周期-絕對(duì)星等關(guān)系為MV=-8.4logP+0.31，同時(shí)統(tǒng)計(jì)提出較大質(zhì)量子星滿足的質(zhì)量-半徑關(guān)系和周期-質(zhì)量關(guān)系以及較小質(zhì)量子星的周期-質(zhì)量關(guān)系規(guī)律分別為：

logM1=(0.755±0.059)logP+(0.416±0.024),

logM2=(0.352±0.166)logP-(0.262±0.067)。

其中：M1,R1,M2分別表示較大質(zhì)量子星的質(zhì)量和半徑以及較小質(zhì)量子星的質(zhì)量。Gazeas & Stepień還發(fā)現(xiàn)較大質(zhì)量子星的質(zhì)量-半徑關(guān)系滿足理論主序恒星的質(zhì)量-半徑關(guān)系，而較小質(zhì)量子星的質(zhì)量-半徑關(guān)系沒有明顯規(guī)律(同Kuiper[3]觀點(diǎn))。從理論模型演化上計(jì)算，Gazeas & Stepień給出低質(zhì)量相接雙星演化發(fā)生并合，成為單個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的恒星的可能性。除此之外，Csizmadia & Klagyivik 2004[9]研究發(fā)現(xiàn)該類系統(tǒng)在質(zhì)量比-光度比關(guān)系圖上規(guī)律地分布于關(guān)系線(Lucy 1968a[10])

附近，沒有準(zhǔn)確的質(zhì)量比-光度比關(guān)系，同時(shí)證明相接階段能量轉(zhuǎn)移與質(zhì)量比和光度比有關(guān)。

從低質(zhì)量相接雙星光變曲線上，發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量的子星有近似相等的表面有效溫度，將這類現(xiàn)象稱為‘Lucy 佯謬’；在不發(fā)生掩食時(shí)系統(tǒng)總亮度不等，這類現(xiàn)象稱為“O’connell 效應(yīng)”。

在光變曲線研究過程中，天文學(xué)家根據(jù)低質(zhì)量相接雙星的光變曲線主極小對(duì)應(yīng)被掩食子星的不同，將該類系統(tǒng)再次細(xì)分為A次型低質(zhì)量相接雙星和W次型低質(zhì)量相接雙星進(jìn)行討論。若主極小對(duì)應(yīng)被掩食的子星為較大質(zhì)量子星，表明較大質(zhì)量子星的有效溫度較較小質(zhì)量子星的有效溫度高，稱這些樣本為A次型低質(zhì)量相接雙星；若主極小對(duì)應(yīng)被掩食的是較小質(zhì)量的子星，這表明質(zhì)量較小的子星有效溫度稍大于質(zhì)量較大的子星，稱為W次型低質(zhì)量相接雙星。W次型系統(tǒng)中出現(xiàn)的質(zhì)量較小的子星表面有效溫度稍大于質(zhì)量較大的伴星這一現(xiàn)象，稱為‘Binnendijk 佯謬’[2]。對(duì)于A次型與W次型兩類系統(tǒng)間的演化聯(lián)系，Maceroni，et al[11]提出兩類系統(tǒng)的分類與系統(tǒng)所處的演化階段和起源無關(guān)，兩者之間無演化聯(lián)系，同時(shí)Yildiz & Dogan 2013[12]通過推算出A次型與W次型子星的初始演化質(zhì)量不同，也證實(shí)了該想法。

2　理論模型研究進(jìn)展

Kuiper 1941[3]提出兩子星質(zhì)量不等的低質(zhì)量相接雙星系統(tǒng)具有公共包層，兩子星表面處于等勢(shì)。Lucy 1968[10]假設(shè)Kuiper 結(jié)論的正確性，建立了熱平衡模型，假設(shè)相接雙星中較大質(zhì)量子星將一部分能量轉(zhuǎn)移給較小質(zhì)量子星，使得兩子星表面處于等勢(shì)。該模型成功地詮釋了該類系統(tǒng)的光變曲線現(xiàn)象[10]。直至Rucinski 1973[13],1974[14]指出W次型W UMa型系統(tǒng)表面不處于熱平衡狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)熱平衡模型的不正確性。Lucy 1976[15]與Flannery 1976[16]分別提出了低質(zhì)量相接雙星的非熱平衡模型，成功地解釋了低質(zhì)量相接雙星的周期-顏色關(guān)系。繼Lucy和Flannery之后，許多不同的非熱平衡模型被提出(如Robertson & Eggleton 1977[17], K?hler 1986a[18],1986[19],Stepień 2006[7]等模型)，發(fā)展至今，理論演化模型正在不斷完善。

雙星理論演化模型不僅要計(jì)算半分離階段的物質(zhì)交換，還要考慮相接階段的能量交換和物質(zhì)交換物理過程，同時(shí)計(jì)算由于不同物理機(jī)制引起的星風(fēng)物質(zhì)損失(如磁制效應(yīng)) 和角動(dòng)量損失。Eggleton 2010[20]提出總質(zhì)量在1至3 M⊙范圍內(nèi)且周期小于4天的密近雙星的理論演化計(jì)算，給出核演化、洛希瓣物質(zhì)交流、恒星星風(fēng)物質(zhì)損失(快速轉(zhuǎn)動(dòng)加劇星風(fēng)損失)、潮汐摩擦、軌道角動(dòng)量損失(包含由恒星星風(fēng)、磁制效應(yīng)和潮汐摩擦物理機(jī)制引起的損失)、相接階段的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移這七大物理過程是理論模型中的基本過程，發(fā)現(xiàn)由不同物理機(jī)制引起的星風(fēng)物質(zhì)損失和角動(dòng)量損失(非守恒效應(yīng))，對(duì)雙星的早期演化產(chǎn)生影響，甚至對(duì)演化后期形成的低質(zhì)量短周期相接雙星有重要作用。除該工作外，以下四個(gè)模型均用于詮釋低質(zhì)量相接雙星，其中K?hler 1986[19]模型為守恒演化計(jì)算，其它為非守恒演化。

2.1熱弛豫震蕩模型

熱弛豫震蕩模型(TRO model)計(jì)算出了雙星系統(tǒng)在相接階段和半分離階段之間的循環(huán)演化[17]。相接階段，較大質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移能量給較小質(zhì)量子星(能量交換的量由觀測(cè)規(guī)律即兩子星表面半徑和質(zhì)量滿足的關(guān)系與兩子星表面有效溫度近似相等給出的,為公式(1))[17]，較小質(zhì)量子星獲得能量后膨脹，并將自身質(zhì)量轉(zhuǎn)移給較大質(zhì)量子星，經(jīng)過一段時(shí)間的演化后，較小質(zhì)量子星退回洛希瓣內(nèi)，系統(tǒng)進(jìn)入半分離階段。在半分離階段，較大質(zhì)量子星繼續(xù)充滿其洛希瓣，將物質(zhì)轉(zhuǎn)移給較小質(zhì)量子星，待較小質(zhì)量子星獲得足夠物質(zhì)后再次膨脹充滿其洛希瓣，系統(tǒng)再次回到相接，演化結(jié)果如圖1。

(1)

其中：M1,M2,L1,L2分別表示子星1和子星2的質(zhì)量和光度，f表示能量轉(zhuǎn)移的有效系數(shù)，為可調(diào)參量。

圖1中兩循環(huán)演化實(shí)線分別經(jīng)歷了A、B、C、D、E等階段，左下角循環(huán)演化實(shí)線ABCDE表示較小質(zhì)量子星的演化，右上角循環(huán)演化實(shí)線ABCDE表示較大質(zhì)量子星的演化。A點(diǎn)表征半分離階段開始，較大質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移質(zhì)量給較小質(zhì)量子星，較小質(zhì)量子星演化至B點(diǎn)時(shí)膨脹充滿其洛希瓣，系統(tǒng)進(jìn)入相接，物質(zhì)轉(zhuǎn)移方向被反轉(zhuǎn)，發(fā)生物質(zhì)和能量交換。系統(tǒng)演化至C點(diǎn)又再次進(jìn)入半分離階段，如此循環(huán)演化震蕩，演化的最終產(chǎn)物可能發(fā)生并合。

圖1　TRO模型的質(zhì)量-半徑演化圖[17]

Li，et al[21-23]在Robertson & Eggleton 1977[17]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論相接階段的物理過程。模型假設(shè)如下：i)兩子星為球形；ii)兩子星同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌道為圓形；iii)考慮了兩子星的自轉(zhuǎn)對(duì)恒星結(jié)構(gòu)和演化的影響，但忽略公轉(zhuǎn)對(duì)系統(tǒng)演化的影響；iv)角動(dòng)量計(jì)算中包含了軌道角動(dòng)量和自轉(zhuǎn)角動(dòng)量,計(jì)算由磁星風(fēng)引起的角動(dòng)量損失; v)相接階段，物質(zhì)交換與能量交換過程是分開并獨(dú)立的。

在該模型中，兩子星隨時(shí)間演化逐漸膨脹，較大質(zhì)量的子星膨脹并充滿其洛希瓣體積，系統(tǒng)進(jìn)入半分離階段，發(fā)生物質(zhì)交換過程，較大質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移物質(zhì)給較小質(zhì)量子星，較小質(zhì)量子星(質(zhì)量較小子星)獲得質(zhì)量后膨脹充滿其洛希瓣體積，系統(tǒng)進(jìn)入相接階段(R1>Rcrit1且R2>Rcrit2,其中Rcrit1和Rcrit2表示兩子星的洛希瓣臨界半徑)，發(fā)生物質(zhì)交換和能量交換，其中能量交換與物質(zhì)交換是兩個(gè)相互獨(dú)立并分開發(fā)生的過程。為了使得相接階段系統(tǒng)兩子星表面處于等勢(shì)，Li，et al[21]計(jì)算出對(duì)應(yīng)不同質(zhì)量比、不同相接度的等勢(shì)半徑網(wǎng)格，確保在物質(zhì)交換后兩子星仍處于等勢(shì)狀態(tài)，相接階段物質(zhì)交換速率公式改進(jìn)為：

相接階段，較小質(zhì)量子星獲得能量后，轉(zhuǎn)移質(zhì)量給較大質(zhì)量子星。能量交換的量引自Robertson & Eggleton 1977[17]，其能量交換經(jīng)驗(yàn)公式[21]為：

ΔL=fΔL0

由以上物理過程組成的相接雙星模型，其預(yù)言出的以熱時(shí)標(biāo)進(jìn)行的熱弛豫震蕩演化結(jié)果成功地詮釋了低質(zhì)量相接雙星的周期-顏色關(guān)系，結(jié)果如圖2。圖中兩平行實(shí)線表示觀測(cè)統(tǒng)計(jì)出的周期—顏色關(guān)系，循環(huán)繞圈實(shí)線表示理論演化計(jì)算出的周期—顏色關(guān)系，理論演化正在逐漸進(jìn)入觀測(cè)規(guī)律帶。

圖2　Li，et al模型的周期-顏色關(guān)系圖[23]

圖2相接雙星中較大質(zhì)量子星演化的周期-顏色關(guān)系與觀測(cè)統(tǒng)計(jì)的周期-顏色關(guān)系的比較，理論結(jié)果與觀測(cè)吻合。

2.2K?hler模型

K?hler 2002[6]提出了相接雙星的簡(jiǎn)單模型，對(duì)相接雙星的結(jié)構(gòu)方程重新進(jìn)行討論，給出兩子星之間的物質(zhì)交換公式，分析能量交換的不確定性，試圖解決相接雙星理論與觀測(cè)的矛盾。模型中假設(shè)兩子星為球形并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，雙星總質(zhì)量和總角動(dòng)量守恒，兩子星均處于流體靜力學(xué)平衡。雙星演化模型中的邊界條件由兩子星隨著時(shí)間演化的表面平均勢(shì)能決定。兩子星表面平均勢(shì)能的計(jì)算公式(K?hler 1986[19])：

當(dāng)兩子星的勢(shì)能ψi均小于ψL1時(shí)，雙星系統(tǒng)處于分離狀態(tài)；當(dāng)兩子星中任意一顆子星表面平均勢(shì)能大于ψL1，則系統(tǒng)處于半分離狀態(tài)，較大質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移物質(zhì)給較小質(zhì)量子星；當(dāng)兩子星表面平均勢(shì)能均大于ψL1時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相接階段，發(fā)生著物質(zhì)交換和能量交換。ψL1表示拉格朗日點(diǎn)L1處的洛希勢(shì)能。

物質(zhì)交換速率由聲速、密度和系統(tǒng)頸部的有效區(qū)域來決定，計(jì)算公式為式(2)[6]。該物質(zhì)交換速率公式根據(jù)雙星系統(tǒng)整個(gè)演化過程中結(jié)構(gòu)的變化定量給出系統(tǒng)發(fā)生物質(zhì)交換的量。半分離階段Bg=0，物質(zhì)交換計(jì)算公式為式(2)。相接階段當(dāng)Bg<

(2)

K?hler將該模型應(yīng)用于低質(zhì)量相接雙星時(shí)，假設(shè)能量交換發(fā)生在兩子星的殼層，其能量轉(zhuǎn)移包含兩部分，一部分為相接階段較小質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移物質(zhì)時(shí)，隨著轉(zhuǎn)移的物質(zhì)被較大質(zhì)量子星獲得時(shí)所吸積的光度，另一部分為通過公共包層較大質(zhì)量子星轉(zhuǎn)移給較小質(zhì)量子星的能量[6]。

(3)

其中：Λ表示能量交換的量，fE為小于1的可調(diào)參數(shù)，ρ1、ρ2、P1和P2分別表示兩子星的內(nèi)臨界洛希面上的密度和壓強(qiáng)，s1-s2為兩子星表面熵差。

該模型中同樣假設(shè)相接階段的物質(zhì)交換與能量交換過程是分開并且獨(dú)立，認(rèn)為進(jìn)入相接階段的半分離雙星，由較大質(zhì)量的子星轉(zhuǎn)移物質(zhì)給較小質(zhì)量的子星，較小質(zhì)量的子星得到質(zhì)量后膨脹再轉(zhuǎn)移能量給較大質(zhì)量子星。基于這些思想，模型的演化時(shí)標(biāo)為熱時(shí)標(biāo)，系統(tǒng)處于半分離和相接階段來回震蕩的熱弛豫震蕩演化結(jié)果。Li，et al[21-23]和K?hler[24]成功地解釋了低質(zhì)量相接雙星觀測(cè)中的周期-顏色關(guān)系(圖3)。圖中兩平行虛線表示觀測(cè)統(tǒng)計(jì)的周期—顏色關(guān)系范圍，位于該觀測(cè)帶范圍內(nèi)的黑粗線為模型計(jì)算出的理論結(jié)果。

圖3　K?hler模型的周期-顏色關(guān)系圖[24]

2.3HSB模型

HSB模型[25]考慮星風(fēng)物質(zhì)損失造成系統(tǒng)質(zhì)量丟失和角動(dòng)量損失,分析子星在自轉(zhuǎn)離心力、公轉(zhuǎn)離心力和潮汐力作用下雙星的演化，子星的結(jié)構(gòu)由球形結(jié)構(gòu)偏離為非球形，兩子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理過程發(fā)生變化，導(dǎo)致子星內(nèi)部發(fā)生化學(xué)元素的遷移，對(duì)相接雙星的演化帶來重要影響。模型中假設(shè)相接階段的物質(zhì)交換過程和能量交換過程是同時(shí)進(jìn)行且相互聯(lián)系的，能量交換量由發(fā)生轉(zhuǎn)移的物質(zhì)自身攜帶的熱能ΔET、動(dòng)能ΔEK和勢(shì)能ΔEP所組成[25]。

ΔE=ΔEP+ΔEK+ΔET

(4)

采用以上處理，模型給出了雙星系統(tǒng)從分離階段開始演化，經(jīng)歷半相接至相接階段，隨后又進(jìn)入半相接階段，直至兩子星可能發(fā)生并合的雙星演化結(jié)果。Song & Huang 2012[26]收集了具有精確物理參量的低質(zhì)量相接雙星，應(yīng)用該模型解釋觀測(cè)數(shù)據(jù)在質(zhì)量-光度、質(zhì)量-半徑和赫羅圖上呈現(xiàn)出的演化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)模型能夠很好地吻合這些規(guī)律。

2.4Stepień模型

Stepień 2006[7]假設(shè)低質(zhì)量相接雙星是經(jīng)過case A或case B演化時(shí)兩子星達(dá)到質(zhì)量反轉(zhuǎn)后形成的(case A為物質(zhì)交換過程發(fā)生于主星中心氫燃燒階段，case B為物質(zhì)交換過程發(fā)生于主星氫殼層燃燒階段)，其次星處于主序階段，主星是經(jīng)過主序演化后進(jìn)入主序后的恒星，該模型成功地解釋了觀測(cè)統(tǒng)計(jì)出的質(zhì)量-半徑關(guān)系(結(jié)果如圖4[7])，即Kuiper佯謬。

該模型的主要思想如下：首先，分離雙星系統(tǒng)在主序階段的演化中計(jì)算由磁星風(fēng)造成的軌道角動(dòng)量損失，其軌道角動(dòng)量的計(jì)算公式[7]為

(5)

又根據(jù)類太陽轉(zhuǎn)動(dòng)恒星的星風(fēng)損失觀測(cè)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出冷密近雙星軌道周期變化的半經(jīng)驗(yàn)公式[7]

(6)

經(jīng)過一段時(shí)間的演化后，質(zhì)量較大子星膨脹并充滿其洛希瓣體積，系統(tǒng)由分離階段進(jìn)入半分離階段，開始以熱時(shí)標(biāo)進(jìn)行物質(zhì)交換過程，質(zhì)量較小子星獲得質(zhì)量后演化膨脹充滿其洛希瓣并成為質(zhì)量較大的主星，質(zhì)量較大子星失去質(zhì)量后成為較小質(zhì)量子星并仍然充滿其洛希瓣，兩子星發(fā)生質(zhì)量反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)進(jìn)入相接階段，發(fā)生物質(zhì)交換和能量交換過程，直至兩子星發(fā)生并合。Stepień在模型中采用了K?hler 2004[27]提出的能量交換的處理方法。

圖4　Stepień模型的質(zhì)量—半徑圖[7]

圖中star B為主星，star A為次星，觀測(cè)數(shù)據(jù)的主星用星號(hào)標(biāo)注，其次星用鉆石符號(hào)在圖中標(biāo)注。虛線ZAMS表示理論計(jì)算的處于零年齡主序的質(zhì)量-半徑關(guān)系，TAMS虛線表示主序末恒星的質(zhì)量-半徑關(guān)系。帶箭號(hào)的實(shí)線中，標(biāo)注star A的為理論模型計(jì)算出進(jìn)入了相接后次星的演化數(shù)據(jù)，旁邊標(biāo)注star B的為理論演化中主星的數(shù)據(jù)。與觀測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)律相符合,成功詮釋了Kuiper佯謬。

3　結(jié)論

相接雙星理論模型中，由磁制效應(yīng)引起的星風(fēng)物質(zhì)損失和角動(dòng)量損失或由磁星風(fēng)導(dǎo)致的星風(fēng)物質(zhì)損失和角動(dòng)量損失、半分離階段的物質(zhì)交換、相接階段的物質(zhì)交換和能量交換、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)均是理論演化的基本物理過程，現(xiàn)今理論模型已經(jīng)完全考慮了這些基本物理過程。

假設(shè)能量交換與物質(zhì)交換在相接階段是獨(dú)立并分開進(jìn)行，理論模型獲得了熱弛豫震蕩演化，成功地解釋了觀測(cè)上的周期-顏色規(guī)律，而預(yù)言存在較多與低質(zhì)量相接雙星具有相同顏色和周期分布的EB型低質(zhì)量半分離雙星。若將能量交換看作是由物質(zhì)交換后轉(zhuǎn)移的物質(zhì)所攜帶的能量，理論演化則消除了震蕩現(xiàn)象，出現(xiàn)了從相接進(jìn)入半相接后不再震蕩的現(xiàn)象。為此，物質(zhì)交換和能量交換是模型中的重要過程，直接影響相接雙星的形成和演化。其中研究能量交換的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和發(fā)生地具體過程一直是相接雙星理論演化研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。總之，模型中這些物理過程的假設(shè)和處理，對(duì)演化結(jié)果造成重要影響。分析清楚它們的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是演化模型的關(guān)鍵，也是當(dāng)前研究中的主要物理問題。

至今為止，理論模型已經(jīng)能夠解釋周期-顏色關(guān)系和kuiper佯謬，尚未能完全地解釋光變曲線的觀測(cè)規(guī)律。建立和完善相接雙星理論演化模型，用于解釋低質(zhì)量相接雙星的所有觀測(cè)現(xiàn)象，是目前研究過程中的難點(diǎn)。

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(責(zé)任編輯：周曉南)

The Research Progress of Low-Mass Contact Binary

SONG Fen1,2

( 1.College of Science, Jimei University, Xiamen 361000,China；2.Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences,Kunming 650011,China)

The observational and theoretical researches of close binary are one of stellar physical research hotspots. It is the difficult problem of binary evolution to explain observational phenomena of low-mass contact binary. By summarizing observational materials(from light curve and physical parameters) and theoretical model of low-mass contact binary, some main questions in this research field were presented, this work was important to improve binary evolution theory.

binary; contact binary; binary evolution

1000-5269(2016)02-0045-06

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.02.11

2015-09-08

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助(11373020);中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目資助(B615015);集美大學(xué)校級(jí)預(yù)研基金項(xiàng)目資助(C613030)

宋芬(1985-), 女，講師，博士，研究方向：恒星物理, Email：fsong@jmu.edu.cn.

宋芬，Email：fsong@jmu.edu.cn.

P142.9

A