在处理了堆积如山的天文学数据后，安柏瑞德航空大学亚利桑那州普雷斯科特校区的本科生克拉丽莎·帕沃(Clarissa Pavao)提交了她的初步分析。她的导师的回应很快，全大写：“有一个轨道!”他写道。

就在那时，空间物理学专业的大四学生帕沃意识到她即将成为一件大事的一部分——《自然》杂志上的一篇论文描述了一个具有不寻常特征的罕见双星系统。

这篇论文发表于 1 年 2023 月 <> 日，与安柏瑞德大学物理学和天文学助理教授诺埃尔·理查森博士合著，描述了一个用 X 射线发光且质量高的双星系统。这个孪生系统有一个奇怪的圆形轨道——这在双星中很奇怪——似乎是在一颗爆炸的恒星或超新星在没有通常的爆炸声的情况下消失时形成的，类似于哑弹鞭炮。

双星的圆形轨道是一个关键线索，帮助研究人员将双星系统中的第二颗恒星确定为耗尽或“超剥离”的超新星。通常，在一颗恒星消耗掉所有的核燃料后，它的核心在爆炸成超新星之前会坍缩。在这种情况下，理查森说，“恒星是如此枯竭，以至于爆炸甚至没有足够的能量将轨道踢成类似双星中更典型的椭圆形。

我们是星尘

二进制系统的名称听起来像车牌：CPD-29 2176。研究人员估计，目前银河系中可能只有大约10个这样的恒星系统。通过研究它，他们正在解开我们最早起源的新线索，就像星尘一样。

“当我们观察这些物体时，我们是在回顾时间，”Pavao解释说。“我们更多地了解了宇宙的起源，这将告诉我们太阳系的发展方向。作为人类，我们一开始就拥有与这些恒星相同的元素。

理查森补充说，如果没有像CPD-29 2176这样的双星系统，地球上的生命将非常不同。“像这样的系统可能会演变成双中子星，最终合并并形成重元素，被扔进宇宙，”他指出。“这些重元素使我们能够按照我们的方式生活。例如，大多数黄金是由类似于我们研究的双星系统中的超新星遗物或中子星的恒星创造的。天文学加深了我们对世界和我们在其中的位置的理解。

坚持不懈是值得的

当帕沃在理查森的办公室停下来希望获得研究经验时，这个项目就开始了。“我说，'请给我任何研究。他碰巧有来自一颗被称为Be型恒星的明亮恒星的数据，这些数据是由智利的Cerro Tololo美洲天文台的1.5米望远镜捕获的。Be星与另一颗产生大量X射线的恒星位于天空中的同一位置。这种闪光 - 可能被称为“软伽马中继器” - 引起了天文学家的注意，促使理查森和其他人要求提供望远镜数据。

帕沃绘制了Be星的光谱图，但首先，她必须清理数据，以便它们不那么嘈杂。“望远镜观察一颗恒星，它吸收所有的光线，这样你就能看到构成这颗恒星的元素，”她指出，“但Be恒星周围往往有物质盘。很难直接看穿所有这些东西。

坚持不懈得到了回报：Pavao设法学习了更多关于数据处理和计算机编码的知识，以便她可以分析恒星光谱。她和理查森发现了一条简单的线，这条线来自恒星，不受它周围的圆盘的影响。她以为她的图表是散点图。理查森不这么认为，促使他发了全大写的电子邮件。在迅速将帕沃的数据放入一个特殊的计算机程序中后，他意识到他们已经找到了这颗恒星的轨道，但它与预期的不同。进一步的数据处理显示，一颗恒星确实每60天左右在另一颗恒星周围追踪一个圆圈。

帕沃回忆理查森说：“这不仅仅是一个简单的二进制系统。

协作至关重要

奥克兰大学的Jan J. Eldridge是《自然》论文的合著者，也是理解双星系统及其演化的最重要专家。在理查森的要求下，埃尔德里奇审查了数千个双星模型，发现只有两个与他和帕沃正在研究的模型相似。

埃尔德里奇及其同事随后绘制了两颗双星系统的生命周期图，解释了超新星遗物如何膨胀并将质量倾倒到Be星上，直到它也开始建立。最终，这颗超新星变成了一颗低质量的氦星爆炸，留下了一颗中子星，但它已经将如此多的质量转移到了Be星上，以至于爆炸乏善可陈。

“基本上，我们发现了超剥离超新星如何与Be星相互作用，以及它如何经历这些奇怪的生命周期阶段，”Pavao解释说。“在未来的某个时候，随着周期的继续，那颗Be星也将是一颗超新星中子星。它将在数百万年后成为一个拥有两颗中子星的双星系统。