我科學家發現罕見掩食脈衝星

來源：光明日報

原標題：我科學家發現罕見掩食脈衝星

浩瀚宇宙中，大多數恆星都是成對出現、以雙星系統的形式共同演化的，但天文學家對雙星系統瞭解並不多。中國科學院國家天文臺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——它與伴星以3.6小時的週期相互繞轉，且有1/6的時間被伴星遮擋（即掩食，猶如日食或月食）。這一成果日前在線發表於《科學》雜誌，將對恆星演化理論、緻密星吸積物理和雙星併合引力波源研究具有重要意義。

恆星演化理論認爲，質量越大的恆星演化速度越快。在雙星系統中，較大質量的恆星一般會率先演化，最後塌縮成密度極高的緻密星，比如中子星或黑洞。在這個階段，較小質量的伴星會繼續演化。“但這顆伴星的物質會被緻密星吸積，因此質量流失、體積膨脹，甚至膨脹到把緻密星攬入懷中，一起在公共的氫元素包層中演化約1000年。”韓金林解釋，千年之後，雙星最終留下快速自轉的緻密星與高溫氦星，在非常緊密的軌道上相互繞轉1000萬年。然後，氦星大概會塌縮成白矮星，變成兩個相互繞轉的緻密星。這兩個緻密星最後會合並，變成引力波源，發出引力波。“對於138億年的宇宙而言，1000萬年稍縱即逝。因此，這類雙星系統變得極爲罕見且難以觀測——模擬分析顯示，銀河系中，這樣的系統僅有幾十個。”韓金林說。

FAST的靈敏度極高，對觀察處於極短週期軌道上的脈衝星非常敏銳。韓金林帶領團隊利用FAST在2020年5月“捕捉”到這一系統，隨後進行了大量的測量。測量數據表明，這一雙星系統中的伴星，不是普通恆星，也不是演化後的緻密伴星，而是與緻密星一起經歷過公共包層演化的氦星。

天文學家認爲，這對罕見天體的發現將爲天文學研究帶來多方面的突破。首先，有助於完善和深化對雙星演化具體過程的理解，比如兩顆星如何靠近導致軌道收縮、如何進行物質交流等；其次，該中子星在公共包層裡應該在很短時間裡吸積大量物質，使脈衝星自轉加快——這個新發現的系統可能成爲中微子散熱機制理論的一個重要例證；再次，這對稀有的雙星可以演化成爲引力波源，爲緻密雙星併合和引力波的產生機制提供新的限制。（記者齊芳）