科技日報記者 陸成寬
6月20日，《自然》在線發表了一項關於脈衝星的最新研究成果。基於「中國天眼」（FAST）的觀測數據，我國天文學家發現了一個軌道周期僅為53分鐘的脈衝星雙星系統。該雙星系統是目前發現的軌道周期最短的脈衝星雙星系統，這一發現填補了蜘蛛類脈衝星系統演化模型中缺失的一環。
中科院國家天文台供圖
在自然界中，黑寡婦蜘蛛和紅背蜘蛛為大家所熟悉，它們以「謀殺親夫」而聞名，雌雄交配後，雌性蜘蛛會很快吃掉雄性同伴。無獨有偶，在浩瀚宇宙中，天文學家發現有些脈衝星也有類似的行為，因此他們便腦洞大開地將其命名為蜘蛛類脈衝星。
所謂蜘蛛類脈衝星，其實是指一種毫秒脈衝星，是超新星爆發時產生的中子星的一種。最初，蜘蛛類脈衝星以雙星的形式存在，在雙星互相繞轉的過程中，伴星及其周邊物質可能遮擋主星的輻射，導致射電望遠鏡探測不到主星的脈衝信號，產生像日食一樣的掩食現象。「更重要的是，在這個過程中，星空會發生『謀殺案』，主星會用自己的輻射和星風'吸食'伴星物質。」論文通訊作者、中科院國家天文台研究員姜鵬說。
深入研究後，天文學家發現，蜘蛛類脈衝星可以分為兩類：紅背蜘蛛脈衝星和黑寡婦蜘蛛脈衝星。其中，紅背蜘蛛脈衝星的軌道周期短於1天，其伴星質量介於0.1—0.4倍太陽質量之間；黑寡婦蜘蛛脈衝星則更為極端，其軌道周期短至數小時，伴星質量不超過0.03倍的太陽質量。
「一般認為，黑寡婦蜘蛛脈衝星可能是從紅背蜘蛛脈衝星演化而來的。理論預言，還存在一種處於演化中間狀態的脈衝雙星，這一中間狀態的脈衝星的軌道周期應該是1小時或者更短，其伴星質量大約是0.1倍的太陽質量。但是，這樣的天體一直都沒有被觀測到，蜘蛛類脈衝星從紅背向黑寡婦演化的理論尚未得到證實。」姜鵬說。
「探測不到的原因是在此階段的脈衝星軌道周期非常短、兩個星的距離非常近，對觀測提出了極大的挑戰。」論文共同第一作者、中科院國家天文台副研究員潘之辰進一步解釋道。
藉助FAST的超高靈敏度和極強探測能力，研究團隊探測到一個名為PSR J1953+1844（M71E）的雙星系統，長期觀測後，確定這一系統兩顆星繞轉一周的時間僅為53分鐘，伴星的質量約為0.07倍的太陽質量。該雙星系統是目前已發現的繞轉速度最快蜘蛛類脈衝星系統，且處於紅背到黑寡婦系統演化過程的中間狀態，填補了蜘蛛類脈衝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。
《自然》審稿人評價道，這項研究發現了一個非常有趣的脈衝星雙星系統；這個發現使得脈衝星雙星系統的軌道周期最短紀錄縮短約30%，預示著蜘蛛類脈衝星演化中存在新的未知過程。
編輯：王璠
審核：朱麗
