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科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

6月20日，《自然》在線發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于脈沖星的最新研究成果。基于“中國(guó)天眼”（FAST）的觀測(cè)數(shù)據(jù)，我國(guó)天文學(xué)家發(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)。該雙星系統(tǒng)是目前發(fā)現(xiàn)的軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)，這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)演化模型中缺失的一環(huán)。

中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖

在自然界中，黑寡婦蜘蛛和紅背蜘蛛為大家所熟悉，它們以“謀殺親夫”而聞名，雌雄交配后，雌性蜘蛛會(huì)很快吃掉雄性同伴。無(wú)獨(dú)有偶，在浩瀚宇宙中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些脈沖星也有類似的行為，因此他們便腦洞大開(kāi)地將其命名為蜘蛛類脈沖星。

所謂蜘蛛類脈沖星，其實(shí)是指一種毫秒脈沖星，是超新星爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的中子星的一種。最初，蜘蛛類脈沖星以雙星的形式存在，在雙星互相繞轉(zhuǎn)的過(guò)程中，伴星及其周邊物質(zhì)可能遮擋主星的輻射，導(dǎo)致射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)不到主星的脈沖信號(hào)，產(chǎn)生像日食一樣的掩食現(xiàn)象。“更重要的是，在這個(gè)過(guò)程中，星空會(huì)發(fā)生‘謀殺案’，主星會(huì)用自己的輻射和星風(fēng)‘吸食’伴星物質(zhì)。”論文通訊作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員姜鵬說(shuō)。

深入研究后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，蜘蛛類脈沖星可以分為兩類：紅背蜘蛛脈沖星和黑寡婦蜘蛛脈沖星。其中，紅背蜘蛛脈沖星的軌道周期短于1天，其伴星質(zhì)量介于0.1—0.4倍太陽(yáng)質(zhì)量之間；黑寡婦蜘蛛脈沖星則更為極端，其軌道周期短至數(shù)小時(shí)，伴星質(zhì)量不超過(guò)0.03倍的太陽(yáng)質(zhì)量。

“一般認(rèn)為，黑寡婦蜘蛛脈沖星可能是從紅背蜘蛛脈沖星演化而來(lái)的。理論預(yù)言，還存在一種處于演化中間狀態(tài)的脈沖雙星，這一中間狀態(tài)的脈沖星的軌道周期應(yīng)該是1小時(shí)或者更短，其伴星質(zhì)量大約是0.1倍的太陽(yáng)質(zhì)量。但是，這樣的天體一直都沒(méi)有被觀測(cè)到，蜘蛛類脈沖星從紅背向黑寡婦演化的理論尚未得到證實(shí)。”姜鵬說(shuō)。

“探測(cè)不到的原因是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)。”論文共同第一作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)副研究員潘之辰進(jìn)一步解釋道。

借助FAST的超高靈敏度和極強(qiáng)探測(cè)能力，研究團(tuán)隊(duì)探測(cè)到一個(gè)名為PSR J1953+1844（M71E）的雙星系統(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，伴星的質(zhì)量約為0.07倍的太陽(yáng)質(zhì)量。該雙星系統(tǒng)是目前已發(fā)現(xiàn)的繞轉(zhuǎn)速度最快蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)，且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)。同時(shí)，該雙星系統(tǒng)軌道面近乎朝向地球、極為罕見(jiàn)，期待進(jìn)一步研究有更多發(fā)現(xiàn)。

《自然》審稿人評(píng)價(jià)道，這項(xiàng)研究發(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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