一颗被剥离的恒星、一个隐藏的伴侣、一条4.2小时的轨道

在银河系之外的小麦哲伦云中，一颗又小又炽热的恒星每4小时10分钟就绕一个不发光的伴侣转完一圈。它名叫 DGL-3，而它隐藏的伴侣很可能是一颗中子星，即大质量恒星爆炸后留下的、坍缩而成的超致密核心。

外层被剥掉的恒星

DGL-3 是一颗剥离星（stripped star）：它在与伴星的相互作用中失去了富含氢的外包层。剩下的部分致密、炽热、贫氢，并在中心燃烧氦。

质量：约为太阳的3.4倍，由其亮度估算，误差范围非常不对称（2.96至7.72倍太阳质量）。
半径：约为太阳的0.77倍；表面温度：约71,000开尔文；氢：只占其表面的10%。

这种“中等”质量的恒星足够重，其核心能坍缩成中子星，但又不足以形成黑洞。在现有模型中，紧密到足以合并的中子星对——它们一边发射引力波一边螺旋靠近——都要先经历恰好这一阶段：一颗中子星绕着一颗剥离星运行。这一阶段从未被直接观测到，而预测的合并率跨越好几个数量级。

称量一个不发光的伴侣

2019年至2022年间，研究团队用智利6.5米口径的麦哲伦望远镜采集了38条光谱。恒星的谱线——其光中位于特定颜色处的暗线——在它靠近我们时向蓝端移动，远离时向红端移动（多普勒效应）；谱线显示，它以最高151.4 km/s的速度朝向和背离我们来回摆动，沿圆形轨道每4.1693小时运行一圈。

周期和速度给出质量函数，它把伴侣的质量与恒星自身的质量以及从地球看去的轨道倾斜程度（即倾角）联系起来。恰好侧向观看的轨道给出该轨道所允许的最轻伴侣；把恒星质量的不确定性考虑在内，这一最小值的典型值为1.38 ± 0.25倍太阳质量，略低于白矮星所能达到的1.4倍（见下文）。因此，仅凭轨道无法排除白矮星。

**不是普通恒星：**那么重的普通恒星体积太大，无法容纳在如此紧密的轨道内。
**不是第二颗剥离星：**把伪造的剥离伴星混入真实光谱后，每次都能被探测出来，而真实数据中却毫无踪迹。

剩下的就是致密天体：白矮星（较轻恒星留下的致密残余核心）、中子星或黑洞。

从2.5%的起伏得出99.4%

2022年12月18日，拉西拉天文台一台3.5米望远镜上的高速相机每20秒拍摄一次 DGL-3，持续约3.4小时。它的亮度以约**2.5%**的幅度起落，每个轨道周期两次：伴侣的引力把恒星轻微拉长成蛋形，每转一圈我们会两次看到它的长边，拉长的程度取决于伴侣的质量和倾角。

研究团队对这条光变曲线运行了500,000个模型，并按每个模型与数据的吻合程度为其加权。对于伴侣的质量：

最可能的值是1.58倍太阳质量；
只有0.6%的概率落在1.4倍太阳质量以下，即排除白矮星的钱德拉塞卡极限：因此伴侣重到不可能是白矮星的概率为99.4%；
只有**3.4%**落在已确认黑洞的质量范围内；重尾的其余部分落在中子星与黑洞之间的质量空隙里。

因此，中子星是最可能的伴侣：这是一个概率，而非证明。X射线望远镜什么也没探测到；一颗从伴星吞食气体的中子星会发出X射线辉光，但作者认为这种沉寂与一颗由微弱星风供给物质的中子星相符。

由计算机模型写下的未来

研究团队随后用恒星演化程序 MESA 演化了这个系统：一颗3.6倍太阳质量的剥离星、一颗1.4倍太阳质量的中子星、一条4.2小时的轨道。以下是预测，而非观测。

这颗恒星在核心再燃烧氦140万年，然后膨胀。在如此紧密的轨道中，只需增大半个太阳半径，它就会溢出，把气体倾泻到伴侣身上。
在26,000年间，1.2倍太阳质量的物质逃逸到太空中。中子星只吞下0.00072倍太阳质量，足以让它的自转加快到每79毫秒一圈。轨道周期缩短到1.9小时。
失去全部氢之后，这颗恒星以超新星形式爆炸，留下第二颗中子星。由于轨道速度接近800 km/s，只有新生中子星受到异常大的“踢”——爆炸可能给予它的一种反冲——才可能把这对天体拆散。
爆炸吹散约一个太阳质量的气体。剩下两颗中子星，在一条更宽的、4.4小时的拉长轨道上运行，并在2.2亿年后合并。

预测可能在哪里失效

作者认为，最薄弱的环节在于逃逸的气体带走了多少角动量（即轨道的“转动量”）。在七种模型变体中的一种里，流失的气体在两颗恒星周围形成一个盘，这对天体在第二次超新星爆发之前就合并了。在另外六种中，会形成两颗中子星，并最终在1.75亿至79亿年后合并。

DGL-3 距离我们约60,600秒差距——约200,000光年（1秒差距约为3.26光年）。作者指出，如果它离我们近60至600倍，即位于100至1,000秒差距以内，LISA 等低频引力波天文台就能探测到它。