一颗脉动恒星暴露了它看不见的伴侣

不在吞噬物质的黑洞和中子星几乎不可能被直接看到。寻找它们的一种方法，是观察与它们相互绕转的那颗可见恒星。论文指出，天文学家用这种方法找到了越来越多这类“休眠”天体的候选者，而介于最重的中子星与最轻的黑洞之间的质量范围，观测依然稀少。

TIC 160582982提供了一条不寻常的途径：这颗恒星本身就是一座时钟。

一颗会计时的恒星

TIC 160582982是一颗盾牌座δ型变星（δ Scuti star）：一颗高温、快速自转的A型星，同时以多种压力模式振动。由中国科学院新疆天文台和格拉纳达的安达卢西亚天体物理研究所的Chenglong Lv领导的团队，分析了TESS空间望远镜约352天的观测数据，从其闪烁的光中提取出128个频率。

当这样一颗恒星绕着伴星运行时，它离我们时而稍远、时而稍近。它的光到达我们所需的时间时而长些、时而短些——于是脉动看起来按规律的周期时而提前、时而推迟。测量这种漂移就能描绘出轨道。这种方法称为相位调制。

89天的轨道，一个沉重的伴侣

六个稳定的脉动被一起用作时钟，给出了一致的答案：

轨道周期：89.29 ± 0.19天，轨道非常扁长（偏心率0.54）。
可见恒星轨道的投影尺度（其半长轴）约为146光秒，即0.29个天文单位。
由此得到的“质量函数”——两个天体质量的一种组合——为0.416个太阳质量，对于这类恒星来说相当大。

第二种独立的方法基于轨道运动在两个最强脉动周围产生的旁峰，给出了相同的轨道：89.36天。

这颗可见恒星的质量约为1.93个太阳质量，距离我们约263秒差距，亮度是太阳的37.6倍。结合轨道参数，这意味着伴星的质量至少约为1.8个太阳质量——这是最小值，对应我们恰好从侧面看到轨道的情形。如果伴星是一颗普通恒星，最佳估计约为2.2个太阳质量。

消失的光

这么重的一颗普通恒星应该很容易被发现。团队计算了它会贡献多少光：对于1.70到1.86个太阳质量的伴星，在可见光和红外波段约占系统总光度的18%到26%；若为2.3个太阳质量，则约占43%。

但该系统从可见光到中红外的光，与单独一颗A型星完美吻合，没有任何红外超出。存档光谱也没有显示出明显的第二组谱线，尽管这颗恒星的快速自转会使其谱线变得模糊。因此作者写道，伴星是一颗普通单星的可能性“被强烈排除”。

剩下两个嫌疑对象

还剩两种解释，而现有数据无法区分它们：

一对隐藏的双星。 伴星本身可能是一对紧密的恒星，例如两颗各约0.9个太阳质量的恒星。它们合起来能提供所需的质量，而只增加约4%的可见光和8%到9%的红外光。
一颗死亡的恒星。 一个致密残骸——中子星，甚至是恒星级质量的黑洞——几乎不会增加任何光。

团队还发现了一个更慢的信号，每0.544天重复一次，其强度随轨道起伏，在两个天体最接近时达到峰值。它可能是一种受偏心轨道潮汐扰动的脉动，但作者只将其归为候选信号。

覆盖完整轨道的光谱

决定性的检验是光谱观测：在完整的89天轨道周期内反复拍摄高分辨率光谱，可以独立核验轨道，并寻找随伴星——或随隐藏双星中两颗恒星——移动的暗弱谱线。盖亚（Gaia）空间天文台未来的测量应能看到这颗恒星约千分之一角秒的摆动，从而确定轨道的倾角和伴星的总质量。

根据arXiv上的信息，该论文已被《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）接收；本文依据的是作者的手稿版本。