“中国天眼”FAST发现轨道周期最短脉冲星系统 填补理论模型的缺失一环

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国际在线报道（记者 朱宛玲）：被誉为“中国天眼”的 500米口径球面射电望远镜（FAST）又有新成果。科学家利用“中国天眼”FAST发现了一个轨道周期仅为53分钟的脉冲星双星系统。这是目前发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统，从观测上证实了蜘蛛类脉冲星从“红背”向“黑寡妇”系统演化的理论。该发现填补了蜘蛛类脉冲星演化理论的缺失环节。北京时间2023年6月21日，相关成果在国际学术期刊《自然》在线发表。

脉冲星即旋转的中子星，因不断地发出电磁脉冲信号而得名。天文观测已经发现一些脉冲星处于双星系统中，和其它恒星一起绕转。

按照已有的天体物理学模型，若两颗星的距离很近，脉冲星会吞掉身旁这颗恒星的物质；随着脉冲星蚕食恒星，两颗星的距离越靠越近，相互绕转速度也越来越快；随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星会把恒星推开，其相互绕转的速度也就随之变慢。论文的共同第一作者潘之辰介绍说，因为这种行为类似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供养自身的行为，天文学家就以两种蜘蛛的名字来命名这类天体，统称为蜘蛛类脉冲星。潘之辰说：“‘红背’‘黑寡妇’都是蜘蛛的名字，都是表示特殊类型的脉冲星双星系统。这么起名跟这两种蜘蛛的生活习性有关，交配完它的雌性就会把雄性给吃了，而脉冲星会逐渐把伴星的物质消耗掉，甚至把伴星给消耗光了，跟这个事情是非常像的。所以几十年前国外天文学家就把这两类脉冲星分别起了名字，因为都是蜘蛛，所以我们就叫做蜘蛛类脉冲星。”

从“红背”状态到“黑寡妇”状态，脉冲星-恒星系统的演化过程可长达数亿年。此前天文学界仅探测到分别处于“红背”与“黑寡妇”状态的系统，但并未发现这二者演化的中间状态。

研究团队使用被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）探测到被称为M71E双星系统，长期观测后确定这一系统两颗星绕转一周的时间仅为53分钟，是目前已发现的绕转速度最快的蜘蛛类脉冲星系统，被确定为是处于“红背”到“黑寡妇”系统演化过程的中间状态，填补了蜘蛛类脉冲星演化理论的缺失环节。

潘之辰表示，由于在此阶段的脉冲星轨道周期非常短、两个星的距离非常近，对观测提出了极大的挑战。正是借助FAST的超高灵敏度和极强探测能力，这一演化路径得到证实。潘之辰介绍说：“我们搜脉冲星的时候，其轨道运动对我们搜索影响特别大。FAST的优势在于灵敏度高，别的望远镜观测一小时甚至数小时，我们只要几分钟的时间就能达到一样的灵敏度。你可以想象，灵敏度一样的时候，对应地，时间就短，轨道运动的影响就小，使我们有机会能搜到这样的脉冲星。”

《自然》期刊审稿人评价，该成果发现了一个非常有趣的脉冲星双星系统；这个发现使得脉冲星双星系统的轨道周期最短纪录缩短约30%，预示着蜘蛛类脉冲星演化中存在新的未知过程。

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