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

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國際在線報道（記者 朱宛玲）：被譽為“中國天眼”的 500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）又有新成果?？茖W家利用“中國天眼”FAST發(fā)現(xiàn)了一個軌道周期僅為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)，從觀測上證實了蜘蛛類脈沖星從“紅背”向“黑寡婦”系統(tǒng)演化的理論。該發(fā)現(xiàn)填補了蜘蛛類脈沖星演化理論的缺失環(huán)節(jié)。北京時間2023年6月21日，相關成果在國際學術期刊《自然》在線發(fā)表。

脈沖星即旋轉(zhuǎn)的中子星，因不斷地發(fā)出電磁脈沖信號而得名。天文觀測已經(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模型，若兩顆星的距離很近，脈沖星會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，脈沖星會把恒星推開，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，因為這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，天文學家就以兩種蜘蛛的名字來命名這類天體，統(tǒng)稱為蜘蛛類脈沖星。潘之辰說：“‘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性有關，交配完它的雌性就會把雄性給吃了，而脈沖星會逐漸把伴星的物質(zhì)消耗掉，甚至把伴星給消耗光了，跟這個事情是非常像的。所以幾十年前國外天文學家就把這兩類脈沖星分別起了名字，因為都是蜘蛛，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)的演化過程可長達數(shù)億年。此前天文學界僅探測到分別處于“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)。

研究團隊使用被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）探測到被稱為M71E雙星系統(tǒng)，長期觀測后確定這一系統(tǒng)兩顆星繞轉(zhuǎn)一周的時間僅為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)演化過程的中間狀態(tài)，填補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、兩個星的距離非常近，對觀測提出了極大的挑戰(zhàn)。正是借助FAST的超高靈敏度和極強探測能力，這一演化路徑得到證實。潘之辰介紹說：“我們搜脈沖星的時候，其軌道運動對我們搜索影響特別大。FAST的優(yōu)勢在于靈敏度高，別的望遠鏡觀測一小時甚至數(shù)小時，我們只要幾分鐘的時間就能達到一樣的靈敏度。你可以想象，靈敏度一樣的時候，對應地，時間就短，軌道運動的影響就小，使我們有機會能搜到這樣的脈沖星。”

《自然》期刊審稿人評價，該成果發(fā)現(xiàn)了一個非常有趣的脈沖星雙星系統(tǒng)；這個發(fā)現(xiàn)使得脈沖星雙星系統(tǒng)的軌道周期最短紀錄縮短約30%，預示著蜘蛛類脈沖星演化中存在新的未知過程。

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