中国科学家发现罕见掩食脉冲星

日前，中国科学院国家天文台韩金林研究员带领团队利用中国天眼FAST发现了一个罕见的毫秒脉冲星，与伴星以3.6小时的周期相互绕转，且有六分之一的时间被伴星遮挡（即掩食，犹如日食或月食），这一发现对恒星演化理论、致密星吸积物理和双星合并的引力波源研究具有重要意义，该研究成果今天（23日）在国际学术期刊《科学》在线发表。

浩瀚的银河系中，大多数恒星都是成对出现，以双星系统的形式共同演化。天文学家对于单个恒星如何演化已有相对清晰的认识，但双星如何交互和演化在过去几十年里一直是天文学领域的前沿难题。

中国天眼FAST的灵敏度极高，是发现脉冲星的利器，对处于极短周期轨道上的脉冲星更为敏锐。研究团队利用FAST对银河系进行脉冲星深度搜索时，发现了一颗自转周期为10.55毫秒的毫秒脉冲星，该团队在多次后随验证观测之后确认它处于一个半径仅50万公里的致密轨道，与伴星相互绕转的轨道周期仅为3.6小时，每个周期都有约六分之一的时间被伴星遮挡。据推测，这个伴星的质量至少有1个太阳那么重，远超出一般掩食脉冲星的伴星，但狭小的轨道根本容不下一个像太阳这样的恒星。由多方面的限制推断，这个伴星不是普通恒星，也不是演化后的致密星，而应该是经历过公共包层演化阶段被剥去外层气体的恒星内核，即一颗炙热的氦星。脉冲星信号掩食是氦星甩出的星风物质遮挡引起的。

这类特殊的双星系统极为罕见，并且难以观测，因为它们在宇宙中存活时间仅约一千万年，对于138亿年的宇宙而言，如同夜空中稍纵即逝的流星。根据该团队所做的模拟分析表明，在银河系千亿颗恒星中，目前类似这样的系统仅有几十个。此次这一罕见天体的发现有望为天文学研究带来多方面的突破，它不仅有助于完善和深化我们对恒星，特别是双星演化具体过程的理解，比如双星演化过程中两颗星如何靠近导致轨道收缩、两颗星之间如何进行物质交流、中子星进入伴星内部之后如何自转加速到几个毫秒，公共氢元素包层如何被致密星吹跑等，这个天体还是致密星吸积大量物质后中微子散热理论的重要例证。它还将推动引力波源预测、深度光学/红外的氦星观测等领域的研究，为人们更好地认识宇宙天体及其演化过程提供重要支撑。