天天观焦点：“中国天眼”发现轨道周期最短脉冲星双星系统

本项研究成果示意图。　中科院国家天文台 供图

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)再次收获一项重要科研成果——发现目前所知轨道周期最短脉冲星双星系统，填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型缺失的一环。

中国科学院(中科院)国家天文台6月21日下午在北京和“中国天眼”所在地贵州平塘两地同步举行新闻发布会宣布，该台科研人员领导中外合作团队利用“中国天眼”天文观测数据最新发现一个名为PSR J1953+1844(M71E)的双星系统，其轨道周期仅为53分钟，是迄今发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统。这一重要天文发现及研究成果论文，已在国际著名学术期刊《自然》在线发表。

【资料图】

M71E在伴星质量-轨道周期图上的位置。　中科院国家天文台 供图

《自然》期刊审稿人评价认为，“中国天眼”这项成果发现了一个非常有趣的脉冲星双星系统，这一发现使得脉冲星双星系统的轨道周期最短记录缩短约30%，预示着蜘蛛类脉冲星演化中存在新的未知过程。

中科院国家天文台研究团队介绍说，天文观测此前已发现一些脉冲星处于双星系统中，和其他恒星一起绕转。按照已有的天体物理学模型：如果两颗星的距离很近，脉冲星会吞掉身旁这颗恒星的物质，并使自身越转越快。因恒星初始质量较大，随着脉冲星蚕食恒星，两颗星的距离越靠越近，相互绕转速度也越来越快；随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星难以继续吸积并把恒星推开，其相互绕转的速度也就变慢。因为这种行为类似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供养自身的行为，天文学家就以两种蜘蛛的名字“红背”与“黑寡妇”来命名此类天体，统称为蜘蛛类脉冲星。

左：红色箭头指示M71E的位置，旁边是球状星团M71；右：来自FAST观测数据的示意图。　中科院国家天文台 供图

从“红背”到“黑寡妇”脉冲星-恒星系统的演化过程可长达数亿年。天文学界之前仅探测到分别处于“红背”与“黑寡妇”状态的系统，但并未发现这二者演化的中间状态，原因是在此阶段的脉冲星轨道周期非常短、两个星的距离非常近，对观测提出极大的挑战，蜘蛛类脉冲星从“红背”向“黑寡妇”系统的演化理论也因此尚未完全证实，一直备受学界关注。

在本项研究中，中科院国家天文台研究团队借助“中国天眼”的超高灵敏度和极强探测能力，研究证实了从“红背”向“黑寡妇”系统的演化路径，研究团队使用“中国天眼”探测到M71E双星系统，长期观测后确定这一系统两颗星绕转一周的时间仅为53分钟，自转周期4.44毫秒，是目前已发现的轨道周期最短的蜘蛛脉冲星系统，并确定其处于“红背”到“黑寡妇”系统演化过程的中间状态，命名为“华美寇蛛”脉冲星，从而填补了蜘蛛脉冲星演化理论的缺失环节。

中科院国家天文台研究团队表示，“中国天眼”最新研究发现的目前所知轨道周期最短脉冲星双星系统，其轨道面近乎朝向地球，极为罕见，期待后续进一步研究有更多发现。

据了解，“中国天眼”建成运行以来，已发现脉冲星超过780颗，是全球发现脉冲星最多的天文观测大科学装置。同时，基于“中国天眼”发现研究“出好成果、出大成果”的阶段已经开启。 (记者 孙自法 张伟)

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