由云南大学、中国科学院国家天文台和北京师范大学等单位的天文学家组成的研究团队，基于国家天文台负责运行的郭守敬望远镜（LAMOST）的光谱数据在银河系邻近的仙女星系（M31）中，发现了一颗光度极高、性质异常的II型造父变星。该天体位于一个由年老恒星组成的潮汐星流中，但它却比周围环境年轻得多。这颗罕见天体的发现为恒星并合以及恒星级三体系统内部动力学演化驱动的奇特恒星形成路径提供了有力证据，这对于深入理解恒星形成与演化的多元性具有重要的科学意义。这项研究成果已于近日发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志快报》（Chen, et al., 2026,ApJL,997,L24）。
这颗特殊的恒星是研究团队从LAMOST光谱数据库中发现的，被命名为LAMOST J0041+3948。它位于仙女星系外晕的“巨星流”（Giant stellar stream）之中，该星流是数十亿年前一个矮星系被M31引力瓦解后的恒星残骸，其成员普遍年老且质量较低。然而，通过结合LAMOST光谱、帕洛玛天文台海尔望远镜光谱及多波段测光数据，研究团队揭示了LAMOST J0041+3948这颗星与周围环境一系列格格不入的物理性质。它的光度高达太阳的2万倍，根据恒星演化模型可推断其前身星质量在2.0至4.0倍太阳质量之间，远超巨星流中典型恒星的质量上限。同时，这颗星的光谱能量分布在近红外波段表现出显著的流量超出，这是存在由热尘埃组成的致密星周盘的明确证据，从而证实了它是一个双星系统。更令人困惑的是，从其光球光谱中可清晰辨识出，这颗恒星的慢中子俘获过程元素（s - 过程元素，例如钡）存在显著富集现象，这与通常在拥有星周盘的后渐近巨星分支双星中观测到的难熔元素“贫化”现象截然相反。
为理解这一系列反常现象，研究团队提出了一个精妙的形成机制——等级三体系统中的内双星并合。他们推测，LAMOST J0041+3948的前身是一个动力学稳定的等级三体系统，该系统由一个致密的内双星和一颗轨道更宽的伴星构成。在长期的演化过程中，受第三颗伴星的引力扰动，内双星的轨道离心率被激发，最终导致两颗恒星发生并合。这次并合事件产生了一颗质量更大、被完全“返老还童”的恒星，其性质类似于一颗蓝离散星。这颗并合产物随后作为一颗大质量单星快速演化，其内部通过s-过程产生了重元素，并最终演化至我们今天观测到的极亮变星阶段。而最初的第三颗伴星，则成为了它现在的双星“伴侣”，两者间的相互作用形成了观测到的星周盘。该模型不仅自洽地解释了该天体的所有奇特属性，还将恒星尺度的多体动力学与星系尺度的结构形成历史直接联系起来。
图1 左图：LAMOST J0041+3948在M31的空间位置示意图，背景反映的是M31中的红巨星数密度分布，晕中主要的子结构用黑色点虚线标出。右上图：相位折叠后的恒星光变曲线。右下图：长周期RV Tauri变星的周期-光度关系，J0041+3948用红色点表示，蓝色点代表银河系中的长周期RV Tauri变星样本，黑色虚线代表LMC中经典造父变星的周光关系，黑色点虚线反映LMC/SMC中短周期II型造父变星的周光关系。
这项奇特的发现并非偶然，而是该研究团队长期致力于仙女星系（M31）系统性研究的成果之一。相关的一系列研究成果均是基于LAMOST对仙女星系及其周围天区的大规模光谱巡天的数据。在早前发表于《天文学杂志》（Chen, et al .,2025, AJ, 169,174）的一项工作中，研究团队利用机器学习和精细的光谱分析方法，构建了全面的M31天体光谱证认星表。该星表包含了上千个发射线星云、星团和超巨星等珍贵天体，为在仙女星系中搜寻罕见的奇特天体奠定了坚实的数据基础。正是得益于这个星表，研究团队不仅发现了上述的极亮变星LAMOST J0041+3948，还找到了另一颗名为 LAMOST J0048+4154 的大质量黄超巨星（图2）。这颗黄超巨星位于仙女座星系盘的遥远外侧，距离星系中心约34千秒差距，远超传统理论认为的大质量恒星的形成区域。这颗大质量黄超巨星的发现挑战了“大质量恒星只能在星系内部的稠密环境中形成”的传统认识，证明了即使在星系外围的稀疏区域，依然可能存在形成大质量恒星的条件。这项成果同样发表于《天文学杂志》（Chen, et al., 2025, AJ, 170 ,89）。
图2 左图：LAMOST J0048+4154在M31的空间位置示意图，绿色三角形表示LAMOST样本中的大质量恒星及其候选体，蓝色圆圈代表M31中已被光谱证认的大质量恒星。右图：是左图在去投影坐标系下的示意图。
从构建全面的天体星表，到发现挑战传统理论的奇异恒星，该团队的一系列研究成果系统地展示了利用我国重大科技基础设施LAMOST进行近邻星系前沿天文探索的巨大优势和潜力。这些发现不仅加深了我们对恒星生命历程多样性的理解，也为揭示星系的形成与演化历史提供了全新的视角。
该系列研究由云南大学、中国科学院国家天文台和北京师范大学等单位的研究人员合作完成。主要作者包括中国科学院国家天文台博士生陈品健，云南大学教授陈丙秋、中国科学院国家天文台研究员陈孝钿、北京师范大学教授苑海波和中国科学院国家天文台研究员施建荣等。
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1.https://doi.org/10.3847/1538-3881/adb038