一个轨道周期为2年的$1.9\,M_{\odot}$中子星候选体

我们报告发现并表征了一颗主序G型星，它围绕一个质量为$1.90\pm 0.04 M_{\odot}$的暗天体运行。该系统是通过Gaia天体测量发现的，轨道周期为731天。我们在639天的时间内获得了多历元视向速度后续观测，从而改进了Gaia轨道解并精确约束了两个天体的质量。发光星是一颗年龄$\gtrsim 12$ Gyr、低金属丰度的晕星，接近主序转折点（$T_{\rm eff}\approx 6000$ K；$\log(g/\left[{\rm cm\,s^{-2}}\right])\approx 4.0$；$\rm [Fe/H]\approx-1.25$；$M\approx0.79 M_{\odot}$），且锂丰度显著增强。视向速度质量函数为边缘轨道设定了最小伴星质量$M_2 > 1.67 M_{\odot}$，远高于钱德拉塞卡极限。Gaia倾角约束$i=68.7\pm 1.4$ deg则意味着伴星质量为$M_2=1.90\pm0.04 M_{\odot}$。该伴星极有可能是一颗大质量中子星：唯一可行的替代方案是两颗大质量白矮星组成的密近双星，但这一场景在演化上不被看好。系统的低偏心率（$e=0.122\pm 0.002$）不利于动力学形成通道，并意味着中子星可能以较小的质量损失（$\lesssim1\,M_{\odot}$）和较弱的诞生冲量（$v_{\rm kick}\lesssim 20\,\rm km\,s^{-1}$）形成。当前轨道太小，无法容纳作为红超巨星或超AGB星的中子星前身星。最简单的形成场景——孤立双星演化——要求系统在供体与吸积体质量比$>10$的情况下幸存于不稳定质量转移和公共包层演化。该系统我们称为Gaia NS1，很可能是共生X射线双星和长周期毫秒脉冲星的前身星。它的发现挑战了双星演化模型，并对Gaia普查宽双星中的致密天体是一个好兆头。