中國科學家發現罕見掩食脈衝星

日前，中國科學院國家天文台韓金林研究員帶領團隊利用中國天眼FAST發現了一個罕見的毫秒脈衝星，與伴星以3.6小時的週期相互繞轉，且有六分之一的時間被伴星遮擋（即掩食，猶如日食或月食），這一發現對恆星演化理論、緻密星吸積物理和雙星合併的引力波源研究具有重要意義，該研究成果今天（23日）在國際學術期刊《科學》在線發表。

△共包層演化模擬，藍色天體為中子星，紅色天體為膨脹的巨星。

浩瀚的銀河系中，大多數恆星都是成對出現，以雙星系統的形式共同演化。天文學家對於單個恆星如何演化已有相對清晰的認識，但雙星如何交互和演化在過去幾十年裏一直是天文學領域的前沿難題。

中國天眼FAST的靈敏度極高，是發現脈衝星的利器，對處於極短週期軌道上的脈衝星更為敏鋭。研究團隊利用FAST對銀河系進行脈衝星深度搜索時，發現了一顆自轉週期為10.55毫秒的毫秒脈衝星，該團隊在多次後隨驗證觀測之後確認它處於一個半徑僅50萬公里的緻密軌道，與伴星相互繞轉的軌道週期僅為3.6小時，每個週期都有約六分之一的時間被伴星遮擋。據推測，這個伴星的質量至少有1個太陽那麼重，遠超出一般掩食脈衝星的伴星，但狹小的軌道根本容不下一個像太陽這樣的恆星。由多方面的限制推斷，這個伴星不是普通恆星，也不是演化後的緻密星，而應該是經歷過公共包層演化階段被剝去外層氣體的恆星內核，即一顆炙熱的氦星。脈衝星信號掩食是氦星甩出的星風物質遮擋引起的。

△伴星物質脱離自身引力束縛落向中子星，系統成為X射線雙星系統，中子星自轉加速，結束後系統成為脈衝雙星系統。

這類特殊的雙星系統極為罕見，並且難以觀測，因為它們在宇宙中存活時間僅約一千萬年，對於138億年的宇宙而言，如同夜空中稍縱即逝的流星。根據該團隊所做的模擬分析表明，在銀河系千億顆恆星中，目前類似這樣的系統僅有幾十個。此次這一罕見天體的發現有望為天文學研究帶來多方面的突破，它不僅有助於完善和深化我們對恆星，特別是雙星演化具體過程的理解，比如雙星演化過程中兩顆星如何靠近導致軌道收縮、兩顆星之間如何進行物質交流、中子星進入伴星內部之後如何自轉加速到幾個毫秒，公共氫元素包層如何被緻密星吹跑等，這個天體還是緻密星吸積大量物質後中微子散熱理論的重要例證。它還將推動引力波源預測、深度光學/紅外的氦星觀測等領域的研究，為人們更好地認識宇宙天體及其演化過程提供重要支撐。

（總枱央視記者 帥俊全 任梅梅）