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          “中國天眼”發現軌道周期最短的脈沖星雙星系統 天天熱資訊

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          日期:2023-06-21 19:31:17    來源:科技日報    


          (資料圖片)

          科技日報記者 陸成寬

          6月20日,《自然》在線發表了一項關于脈沖星的最新研究成果。基于“中國天眼”(FAST)的觀測數據,我國天文學家發現了一個軌道周期僅為53分鐘的脈沖星雙星系統。該雙星系統是目前發現的軌道周期最短的脈沖星雙星系統,這一發現填補了蜘蛛類脈沖星系統演化模型中缺失的一環。

          中科院國家天文臺供圖

          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,雌性蜘蛛會很快吃掉雄性同伴。無獨有偶,在浩瀚宇宙中,天文學家發現有些脈沖星也有類似的行為,因此他們便腦洞大開地將其命名為蜘蛛類脈沖星。

          所謂蜘蛛類脈沖星,其實是指一種毫秒脈沖星,是超新星爆發時產生的中子星的一種。最初,蜘蛛類脈沖星以雙星的形式存在,在雙星互相繞轉的過程中,伴星及其周邊物質可能遮擋主星的輻射,導致射電望遠鏡探測不到主星的脈沖信號,產生像日食一樣的掩食現象。“更重要的是,在這個過程中,星空會發生‘謀殺案’,主星會用自己的輻射和星風吸食伴星物質。”論文通訊作者、中科院國家天文臺研究員姜鵬說。

          深入研究后,天文學家發現,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,其伴星質量介于0.1—0.4倍太陽質量之間;黑寡婦蜘蛛脈沖星則更為極端,其軌道周期短至數小時,伴星質量不超過0.03倍的太陽質量。

          “一般認為,黑寡婦蜘蛛脈沖星可能是從紅背蜘蛛脈沖星演化而來的。理論預言,還存在一種處于演化中間狀態的脈沖雙星,這一中間狀態的脈沖星的軌道周期應該是1小時或者更短,其伴星質量大約是0.1倍的太陽質量。但是,這樣的天體一直都沒有被觀測到,蜘蛛類脈沖星從紅背向黑寡婦演化的理論尚未得到證實。”姜鵬說。

          “探測不到的原因是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。”論文共同第一作者、中科院國家天文臺副研究員潘之辰進一步解釋道。

          借助FAST的超高靈敏度和極強探測能力,研究團隊探測到一個名為PSR J1953+1844(M71E)的雙星系統,長期觀測后,確定這一系統兩顆星繞轉一周的時間僅為53分鐘,伴星的質量約為0.07倍的太陽質量。該雙星系統是目前已發現的繞轉速度最快蜘蛛類脈沖星系統,且處于紅背到黑寡婦系統演化過程的中間狀態,填補了蜘蛛類脈沖星演化理論的缺失環節。同時,該雙星系統軌道面近乎朝向地球、極為罕見,期待進一步研究有更多發現。

          《自然》審稿人評價道,這項研究發現了一個非常有趣的脈沖星雙星系統;這個發現使得脈沖星雙星系統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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