“中國天眼”，有重要新發現！

(資料圖片)

北京時間 2023 年 6 月 21 日，國際學術期刊《自然》在線發表中國科學院國家天文臺科研團隊的一項重要成果。該團隊利用 " 中國天眼 "FAST 發現了一個名為 PSR J1953+1844（M71E）的雙星，其軌道周期僅為 53 分鐘，是目前發現軌道周期最短的脈沖星雙星系統。該發現填補了蜘蛛類脈沖星系統演化模型中缺失的一環。

搜尋和發現射電脈沖星是 FAST 核心科學目標。脈沖星由恒星演化和超新星爆發產生，因發射周期性脈沖信號而得名，周期在 1.4 毫秒到 23 秒之間。被稱為 " 毫秒脈沖星 " 的短周期脈沖星，可以與地球上最好的原子鐘相媲美。

天文觀測已經發現一些脈沖星處于雙星系統中，和其它恒星一起繞轉。按照已有的天體物理學模型：如果兩顆星的距離很近，脈沖星會吞掉身旁這顆恒星的物質，并使自身越轉越快。因恒星初始質量較大，隨著脈沖星蠶食恒星，兩顆星的距離越靠越近，相互繞轉速度也越來越快；隨著雙星系統演化，恒星被大量蠶食后質量變小，脈沖星難以繼續吸積并把恒星推開，其相互繞轉的速度也就變慢。因為這種行為類似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供養自身的行為，天文學家就以兩種蜘蛛的名字紅背與黑寡婦來命名這此類天體，統稱為蜘蛛類脈沖星。

從 " 紅背 " 到 " 黑寡婦 " 脈沖星 - 恒星系統的演化過程可長達數億年。此前天文學界僅探測到分別處于 " 紅背 " 與 " 黑寡婦 " 狀態的系統，但并未發現這二者演化的中間狀態。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。因此蜘蛛類脈沖星從 " 紅背 " 向 " 黑寡婦 " 系統的演化理論尚未完全證實。

左：紅色箭頭指示 M71E 的位置，旁邊是球狀星團 M71。（星明天文臺供圖）

右：來自 " 中國天眼 " 觀測數據的 M71E 的平均脈沖輪廓和偏振位置角。（中科院國家天文臺供圖）

借助 " 中國天眼 "FAST 的超高靈敏度和極強探測能力，這一演化路徑得到證實。研究團隊使用 FAST 探測到 M71E 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，是目前已發現的繞轉速度最快蜘蛛脈沖星系統。被確定為是處于紅背到黑寡婦系統演化過程的中間狀態，填補了蜘蛛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。

中科院上海天文臺臺長、研究員沈志強認為這次在球狀星團 M71 中發現迄今為止軌道周期不到一小時的自轉周期為 4.44 毫秒的脈沖星，實屬罕見。" 這是脈沖星搜尋與物理研究方面的一個突破，直接證實了蜘蛛類脈沖星理論所預言的演化中間態脈沖雙星的存在。同時，這也再次展示了 FAST 超高靈敏度優勢所蘊含產生重大科學突破的潛力。"

《自然》期刊審稿人評價：這個發現使得脈沖星雙星系統的軌道周期最短記錄縮短約 30%，預示著蜘蛛類脈沖星演化中存在新的未知過程。

來源：人民日報客戶端，記者：吳月輝

本期編輯：劉杰、方梓祎

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