北京天文馆科研团队发现M31和M33星系中新的亮蓝变星候选体

发布时间：2026年04月23日

 近日，北京天文馆科学研究部联合培养硕士李赛（第一作者）、刘成（通讯作者）与郭金承（通讯作者）组成的科研团队，利用国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)的海量光谱数据，结合长达十余年的时域测光巡天数据，在仙女座星系（M31）和三角座星系（M33）中新发现了多颗亮蓝变星（LBV）候选体。该研究通过光谱特征分析与能谱拟合，成功刻画了这些极高质量恒星的物理本征与演化状态。相关成果已发表于知名天文学期刊《天文与天体物理学研究》(Research in Astronomy and Astrophysics)。

在浩瀚的宇宙中，大多数恒星像我们的太阳一样，度过漫长而平静的一生。然而，有一类极其罕见、质量巨大的恒星，它们仿佛宇宙中的“摇滚巨星”——寿命极短、极其明亮，且“脾气”异常暴躁。它们就是亮蓝变星（Luminous Blue Variables, 简称 LBV）。

如果一颗恒星的初始质量超过太阳的25倍，它的演化过程将极其剧烈。在最终以超新星爆发的形式绚丽落幕之前，这些巨型恒星会经历一个关键的过渡期——LBV阶段。在这个阶段，恒星内部的辐射压力几乎要冲破引力的束缚，导致恒星极其不稳定，像一个沸腾的超级锅炉，不断向外剧烈抛射物质。

然而，这个极度活跃的阶段在恒星漫长的一生中如同“闪电”般短暂（通常只有几万年）。这导致我们在宇宙中能恰好“抓拍”到的LBV极其稀少。每一个新发现的 LBV 样本，都像是为天文学家提供了一块拼图，帮助我们还原大质量恒星是如何演化为沃尔夫-拉叶星（WR星），并最终决定它们将以何种姿态发生超新星爆发的。

图一，M31与M33星系的图像。黄色圆圈标记了本研究中发现的8颗LBV候选体。

在此次研究中，科研团队充分发挥了LAMOST大规模光谱巡天的优势，对M31和M33星系中的疑似目标进行了系统性筛查。研究团队详细分析了8颗具有多次观测的高概率恒星(图一)，并初步探讨了另外16颗候选天体。

团队通过分析长达十余年的光变曲线，捕捉到了这些恒星忽明忽暗的“情绪波动”。同时，在它们的光谱中发现了明显的宽氢线和氦线，以及天文学上著名的“天鹅座P型（P Cygni）轮廓”。这种特殊的光谱特征，是恒星正在以每秒 100 到 200 公里的高速向太空疯狂喷吐物质的铁证(图二)。

图二，上图为一个LBV候选体的光变曲线，下图为该星的多次光谱对比。

针对那些容易混淆的“伪装者”，研究团队巧妙地利用了近红外色指数（J-H 与 H-Ks 的关系）作为判别标准。就像是用红外夜视仪穿透了复杂的星际尘埃，这套方法成功且高效地将亮蓝变星与 B[e] 超巨星区分开来，为未来在更遥远的星系中搜寻此类天体打造了一把标尺(图三)。

图三，用来区分LBV(竖线左侧)和B[e]超巨星(竖线右侧)的近红外色指数图。

通过复杂的能谱拟合（SED fitting）和光谱分析，科研团队为这些新发现的巨星进行了精准的“体检”。结果显示，这些恒星的初始质量极其惊人，大约是我们太阳的32到60倍。(图四)。

图四，已知LBV与该研究发现的LBV候选体在赫罗图上的位置。

这一结论意义重大。它表明这些正处于演化过渡期的恒星，正在经历极其惨烈的质量流失。它们抛射掉的外壳物质，将极大地改变其最终的质量和内部结构。这直接决定了它们在生命终结时，是会坍缩成一个中子星，还是直接塌陷成一个吞噬一切的黑洞。

北京天文馆团队的这项发现，不仅有效扩充了人类在近邻星系中极为稀缺的亮蓝变星样本库，更证明了“大规模光谱巡天”与“多波段时域测光”相结合的强大威力。随着未来更多观测数据的积累，我们有望彻底解开大质量恒星演化与衰亡的终极宇宙谜题。

本项研究工作获得了国家自然科学基金，北京市自然科学基金，北科院青年学者等项目的资助。

论文链接： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/ae558d