近日，中国科学院云南天文台恒星物理研究团组与比利时鲁汶大学合作，在双星系统快速物质转移过程的星震学分析方面取得重要进展。相关研究成果于2026年1月15日正式发表于国际天文学期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）。

星震学作为一种能够探测恒星内部物理特性并精确测定其基本参数的有效手段，已被广泛应用于系外行星探测、双星演化及星系结构分析等多个天文研究领域。在双星系统演化过程中，物质转移是关键物理环节，然而其通常持续时间较短，为直接观测带来极大挑战。在快速物质转移阶段，恒星内部核心物理量（如压力、温度与密度）的分布将发生显著改变，进而重塑恒星内部结构，此类结构变化的痕迹可长期保留。理论上，星震学具备探测此类结构变化的潜力，但以往研究缺乏相关理论分析，难以从观测数据中直接识别经历过快速物质转移的恒星样本。

本研究聚焦于主序星，通过理论建模与数值分析，系统分析了快速物质转移对恒星内部结构及星震学特征的影响。当恒星经历快速物质损失时，其表面压力首先下降，引发内部压力与温度降低的连锁反应，最终导致恒星中心的热核反应速率减缓、中心对流核收缩，并在对流核外围形成具有双梯度表面的化学丰度过渡区。研究发现，该双梯度区的存在会引起星震波在恒星内部传播的周期性调制，从而在恒星脉动的周期信号中引入新的周期性变化特征。

在g模式脉动（以浮力为主要恢复力的重力模）方面，此类周期性变化主要体现在周期间隔的分布特征上：对于具有常规单梯度结构的恒星，周期间隔随周期或径向节点数呈现单一周期性变化；而在具有双梯度表面结构的恒星中，周期间隔随周期或径向节点数表现出双周期性行为。该双周期信号的频率与梯度面位置（即浮力频率急剧升高的区域）直接相关。。

在p模式脉动（以压力为主要恢复力的声学模）方面，周期性变化则体现于小频率间隔与大频率间隔的比值r中：常规结构模型中，频率间隔比r随频率呈现单调下降趋势；而在双梯度表面结构模型中，除保留典型的衰减特征外，r值还随频率或径向节点数表现出明显的周期性波动，其波动频率对应于化学梯度面的位置（即声速结构发生突变的区域）。

对于经历物质吸积的恒星，由于中心压强、温度、密度的增加，热核反应速率增加、对流核扩大，其内部会形成更陡的化学梯度面。与常规结构恒星相比，其在周期间隔随周期变化的幅度、频率及形态（锐度）上均存在显著差异。然而，此类差异需通过与理论模型进行对比分析方可准确判定，仅凭观测数据难以独立确认。

本研究建立的星震学特征识别方法，能够基于观测数据直接筛选出经历过快速物质损失的恒星样本。结合后续精细的数值模拟，可进一步约束双星系统演化过程中物质转移的关键参数，包括初始质量、物质转移的起止时间及转移速率等。这些结果能为深入理解双星系统的演化规律提供重要支撑。

本研究工作获得国家自然科学基金（基础科学中心等项目）、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划项目及云南省基础研究计划项目的联合资助。

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图1：典型上主序恒星（4.5 倍太阳质量）快速物质损失模型（黑色曲线：4.5 Msun → 3.0 Msun）与常规模型（红色曲线：3.0 Msun）的对比。左图展示氢丰度（X，虚线）与浮力频率（N，实线）的分布特征；中图和右图分别为球谐度 l=1 和 l=2 时，周期间隔随周期的变化关系。

图2：快速物质损失模型（黑色曲线：2.0 Msun → 1.0 Msun）与常规模型（红色曲线：1.0 Msun）的 p 模式脉动特征对比。左图展示氢丰度（X，虚线）与声学特征频率（Sl，实线）的分布；中图和右图分别为小 - 大频率间隔比值 r、大频率间隔 Δν 随频率的变化关系。

图3：恒星发生快速物质损失前（左图）后（右图）的周期间隔变化（下图）及周期间隔频率分析结果（上图：蓝色标记 + 灰色实线）。上图中黄色实线表示浮力频率，红色虚线表示耐奎斯特频率。