被譽為「中國天眼」的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）又獲得一項新成果——發(fā)現(xiàn)一個罕見的毫秒脈衝星，其與伴星以3.6小時的周期相互繞轉(zhuǎn)，且有六分之一的時間被伴星遮擋（即掩食）。
這項重要天文發(fā)現(xiàn)研究由中國科學(xué)院國家天文臺韓金林研究員帶領(lǐng)團隊完成，對星演化理論、緻密星吸積物理和雙星併合引力波源研究具有重要意義。北京時間23日凌晨，相關(guān)成果論文在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上線發(fā)表。
韓金林研究員介紹說，天文學(xué)家對於單個星如何演化已有相對清晰的認識，但雙星系統(tǒng)如何交互和演化一直是天文學(xué)領(lǐng)域的前沿難題。
星演化理論認為，質(zhì)量越大的星演化速度越快。在雙星系統(tǒng)中，較大質(zhì)量的星一般會率先演化，最後塌縮成密度極高的緻密星，如中子星或黑洞。在這個階段，較小質(zhì)量的伴星應(yīng)該會繼續(xù)演化，但該伴星在演化時，物質(zhì)會被緻密星吸積，伴星會因為質(zhì)量流失而體積膨脹，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。
在此過程中，具有強引力的緻密星一方面貪婪吸積伴星的物質(zhì)，使其自轉(zhuǎn)加快。另一方面，緻密星與伴星相互繞轉(zhuǎn)的過程中，把公共的氫包層全部吹散，留下伴星中心燃燒的內(nèi)核。這時的伴星主要靠燃燒的氦元素髮光，溫度有幾萬度。
千年之後，經(jīng)歷共同演化過程的雙星最終留下快速自轉(zhuǎn)的緻密星與高溫氦星，在非常緊密的軌道上相互繞轉(zhuǎn)。然而，這類特殊的雙星系統(tǒng)在宇宙中存活時間僅約1000萬年，對於138億年的宇宙而言，如同夜空中稍縱即逝的流星。
韓金林指出，根據(jù)研究團隊所做模擬分析，銀河系千億顆星中，該特殊雙星系統(tǒng)在銀河系中僅有幾十個。因它們極為罕見，且難以觀測，所以，天文學(xué)家推斷的雙星系統(tǒng)公共包層演化的理論，也長期缺乏直接觀測證據(jù)的支持。
基於「中國天眼」極高的靈敏度，2020年5月，研究團隊對銀河系進行脈衝星深度搜索時，發(fā)現(xiàn)一顆自轉(zhuǎn)周期為10.55毫秒的毫秒脈衝星PSR J1928+1815。同年11月，利用「中國天眼」進行幾次後隨觀測後，證實該毫秒脈衝星處於一個半徑僅50萬公里的緻密軌道，相互繞轉(zhuǎn)的軌道周期僅為3.6小時。它與伴星相互繞轉(zhuǎn)時，有大約六分之一的時間被伴星遮擋。
研究團隊推測，這個伴星的質(zhì)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星。根據(jù)多方面的限制推斷，該伴星不是普通星，也不是演化後的緻密伴星，而應(yīng)該是經(jīng)歷過公共包層演化的氦星，脈衝星信號掩食則是氦星甩出的星風(fēng)物質(zhì)遮擋引起。
韓金林表示，毫秒脈衝星PSR J1928+1815這一罕見天體的發(fā)現(xiàn)研究，可為天文學(xué)研究帶來諸多突破：有助於完善和深化對雙星演化具體過程的理解；可能是中微子散熱機制理論的一個重要例證；可以演化成為引力波源，為緻密雙星併合和引力波的產(chǎn)生機制提供新的限制。(中新社記者 孫自法）
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