日前，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)韓金林研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)天眼FAST發(fā)現(xiàn)了一個(gè)罕見(jiàn)的毫秒脈沖星，與伴星以3.6小時(shí)的周期相互繞轉(zhuǎn)，且有六分之一的時(shí)間被伴星遮擋（即掩食，猶如日食或月食），這一發(fā)現(xiàn)對(duì)恒星演化理論、致密星吸積物理和雙星合并的引力波源研究具有重要意義，該研究成果今天（23日）在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線(xiàn)發(fā)表。
浩瀚的銀河系中，大多數(shù)恒星都是成對(duì)出現(xiàn)，以雙星系統(tǒng)的形式共同演化。天文學(xué)家對(duì)于單個(gè)恒星如何演化已有相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)，但雙星如何交互和演化在過(guò)去幾十年里一直是天文學(xué)領(lǐng)域的前沿難題。
中國(guó)天眼FAST的靈敏度極高，是發(fā)現(xiàn)脈沖星的利器，對(duì)處于極短周期軌道上的脈沖星更為敏銳。研究團(tuán)隊(duì)利用FAST對(duì)銀河系進(jìn)行脈沖星深度搜索時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一顆自轉(zhuǎn)周期為10.55毫秒的毫秒脈沖星，該團(tuán)隊(duì)在多次后隨驗(yàn)證觀測(cè)之后確認(rèn)它處于一個(gè)半徑僅50萬(wàn)公里的致密軌道，與伴星相互繞轉(zhuǎn)的軌道周期僅為3.6小時(shí)，每個(gè)周期都有約六分之一的時(shí)間被伴星遮擋。據(jù)推測(cè)，這個(gè)伴星的質(zhì)量至少有1個(gè)太陽(yáng)那么重，遠(yuǎn)超出一般掩食脈沖星的伴星，但狹小的軌道根本容不下一個(gè)像太陽(yáng)這樣的恒星。由多方面的限制推斷，這個(gè)伴星不是普通恒星，也不是演化后的致密星，而應(yīng)該是經(jīng)歷過(guò)公共包層演化階段被剝?nèi)ネ鈱託怏w的恒星內(nèi)核，即一顆炙熱的氦星。脈沖星信號(hào)掩食是氦星甩出的星風(fēng)物質(zhì)遮擋引起的。
這類(lèi)特殊的雙星系統(tǒng)極為罕見(jiàn)，并且難以觀測(cè)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谟钪嬷写婊顣r(shí)間僅約一千萬(wàn)年，對(duì)于138億年的宇宙而言，如同夜空中稍縱即逝的流星。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)所做的模擬分析表明，在銀河系千億顆恒星中，目前類(lèi)似這樣的系統(tǒng)僅有幾十個(gè)。此次這一罕見(jiàn)天體的發(fā)現(xiàn)有望為天文學(xué)研究帶來(lái)多方面的突破，它不僅有助于完善和深化我們對(duì)恒星，特別是雙星演化具體過(guò)程的理解，比如雙星演化過(guò)程中兩顆星如何靠近導(dǎo)致軌道收縮、兩顆星之間如何進(jìn)行物質(zhì)交流、中子星進(jìn)入伴星內(nèi)部之后如何自轉(zhuǎn)加速到幾個(gè)毫秒，公共氫元素包層如何被致密星吹跑等，這個(gè)天體還是致密星吸積大量物質(zhì)后中微子散熱理論的重要例證。它還將推動(dòng)引力波源預(yù)測(cè)、深度光學(xué)/紅外的氦星觀測(cè)等領(lǐng)域的研究，為人們更好地認(rèn)識(shí)宇宙天體及其演化過(guò)程提供重要支撐。
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