“中國(guó)天眼”FAST發(fā)現(xiàn)軌道周期最短脈沖星系統(tǒng) 填補(bǔ)理論模型的缺失一環(huán)

【資料圖】

國(guó)際在線報(bào)道（記者 朱宛玲）：被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的 500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）又有新成果。科學(xué)家利用“中國(guó)天眼”FAST發(fā)現(xiàn)了一個(gè)軌道周期僅為53分鐘的脈沖星雙星系統(tǒng)。這是目前發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)，從觀測(cè)上證實(shí)了蜘蛛類脈沖星從“紅背”向“黑寡婦”系統(tǒng)演化的理論。該發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了蜘蛛類脈沖星演化理論的缺失環(huán)節(jié)。北京時(shí)間2023年6月21日，相關(guān)成果在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

脈沖星即旋轉(zhuǎn)的中子星，因不斷地發(fā)出電磁脈沖信號(hào)而得名。天文觀測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些脈沖星處于雙星系統(tǒng)中，和其它恒星一起繞轉(zhuǎn)。

按照已有的天體物理學(xué)模型，若兩顆星的距離很近，脈沖星會(huì)吞掉身旁這顆恒星的物質(zhì)；隨著脈沖星蠶食恒星，兩顆星的距離越靠越近，相互繞轉(zhuǎn)速度也越來(lái)越快；隨著雙星系統(tǒng)演化，恒星被大量蠶食后質(zhì)量變小，脈沖星會(huì)把恒星推開(kāi)，其相互繞轉(zhuǎn)的速度也就隨之變慢。論文的共同第一作者潘之辰介紹說(shuō)，因?yàn)檫@種行為類似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供養(yǎng)自身的行為，天文學(xué)家就以兩種蜘蛛的名字來(lái)命名這類天體，統(tǒng)稱為蜘蛛類脈沖星。潘之辰說(shuō)：“‘紅背’‘黑寡婦’都是蜘蛛的名字，都是表示特殊類型的脈沖星雙星系統(tǒng)。這么起名跟這兩種蜘蛛的生活習(xí)性有關(guān)，交配完它的雌性就會(huì)把雄性給吃了，而脈沖星會(huì)逐漸把伴星的物質(zhì)消耗掉，甚至把伴星給消耗光了，跟這個(gè)事情是非常像的。所以幾十年前國(guó)外天文學(xué)家就把這兩類脈沖星分別起了名字，因?yàn)槎际侵┲?，所以我們就叫做蜘蛛類脈沖星?！?/p>

從“紅背”狀態(tài)到“黑寡婦”狀態(tài)，脈沖星-恒星系統(tǒng)的演化過(guò)程可長(zhǎng)達(dá)數(shù)億年。此前天文學(xué)界僅探測(cè)到分別處于“紅背”與“黑寡婦”狀態(tài)的系統(tǒng)，但并未發(fā)現(xiàn)這二者演化的中間狀態(tài)。

研究團(tuán)隊(duì)使用被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）探測(cè)到被稱為M71E雙星系統(tǒng)，長(zhǎng)期觀測(cè)后確定這一系統(tǒng)兩顆星繞轉(zhuǎn)一周的時(shí)間僅為53分鐘，是目前已發(fā)現(xiàn)的繞轉(zhuǎn)速度最快的蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)，被確定為是處于“紅背”到“黑寡婦”系統(tǒng)演化過(guò)程的中間狀態(tài)，填補(bǔ)了蜘蛛類脈沖星演化理論的缺失環(huán)節(jié)。

潘之辰表示，由于在此階段的脈沖星軌道周期非常短、兩個(gè)星的距離非常近，對(duì)觀測(cè)提出了極大的挑戰(zhàn)。正是借助FAST的超高靈敏度和極強(qiáng)探測(cè)能力，這一演化路徑得到證實(shí)。潘之辰介紹說(shuō)：“我們搜脈沖星的時(shí)候，其軌道運(yùn)動(dòng)對(duì)我們搜索影響特別大。FAST的優(yōu)勢(shì)在于靈敏度高，別的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)一小時(shí)甚至數(shù)小時(shí)，我們只要幾分鐘的時(shí)間就能達(dá)到一樣的靈敏度。你可以想象，靈敏度一樣的時(shí)候，對(duì)應(yīng)地，時(shí)間就短，軌道運(yùn)動(dòng)的影響就小，使我們有機(jī)會(huì)能搜到這樣的脈沖星。”

《自然》期刊審稿人評(píng)價(jià)，該成果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常有趣的脈沖星雙星系統(tǒng)；這個(gè)發(fā)現(xiàn)使得脈沖星雙星系統(tǒng)的軌道周期最短紀(jì)錄縮短約30%，預(yù)示著蜘蛛類脈沖星演化中存在新的未知過(guò)程。

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