白矮星是宇宙中一種古老的化石，對研究恒星演化及星系恒星形成歷史具有重要意義。雙白矮星是由兩顆白矮星相互繞轉(zhuǎn)組成的雙星系統(tǒng)，在許多領(lǐng)域中扮演著重要角色。雙白矮星的并合可以產(chǎn)生作為宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)燭光的 Ia 型超新星。一些密近雙白矮星的軌道周期僅為幾分鐘，是未來空間引力波探測器的重要目標(biāo)源。此外，雙白矮星的形成對理解雙星演化、潮汐效應(yīng)、物質(zhì)轉(zhuǎn)移，以及公共包層演化具有重要作用。
雙白矮星在形成過程中，至少要經(jīng)歷一次雙星物質(zhì)交流，而物質(zhì)轉(zhuǎn)移的穩(wěn)定性直接決定了雙星的最終演化產(chǎn)物。早期研究中，人們大多采用多方模型給出的雙星物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)。近年來，葛宏偉等人通過建立絕熱物質(zhì)損失模型（Ge 模型），給出了恒星在不同演化狀態(tài)下物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)。相比于多方模型給出的結(jié)果，新的判據(jù)認(rèn)為恒星在巨星支發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)移更趨向于動力學(xué)穩(wěn)定。因此，當(dāng)采納新的物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)后，雙白矮星的性質(zhì)將會發(fā)生根本性改變（見圖 1）。
基于最新的物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)，科研人員成功構(gòu)造了銀河系內(nèi)雙白矮星星族。理論計算表明，Ge 模型可以更好地重現(xiàn)觀測雙白矮星的并合率分布（見圖 2 左）以及含有極低質(zhì)量白矮星的雙星并合率分布（見圖 2 右）。此外，他們發(fā)現(xiàn)利用新的物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)可以較好地解決早期理論模型中雙白矮星空間密度與觀測不符的矛盾。在此基礎(chǔ)上，科研人員進(jìn)一步研究了雙白矮星并合對 Ia 型超新星的影響及雙白矮星的引力波輻射性質(zhì)，為相應(yīng)觀測提供了理論支撐。該結(jié)果證實物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性對雙白矮星星族的影響是決定性的。新的物質(zhì)轉(zhuǎn)移穩(wěn)定性判據(jù)更好地支持觀測約束。
該研究成果受到國家重點研究計劃和國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
