我科学家发现罕见掩食脉冲星
转自：光明日报
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本报北京5月25日电（记者齐芳）浩瀚宇宙中，大多数恒星都是成对出现、以双星系统的形式共同演化的，但天文学家对双星系统了解并不多。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——它与伴星以3.6小时的周期相互绕转，且有1/6的时间被伴星遮挡（即掩食，犹如日食或月食）。这一成果日前在线发表于《科学》杂志，将对恒星演化理论、致密星吸积物理和双星并合引力波源研究具有重要意义。
恒星演化理论认为，质量越大的恒星演化速度越快。在双星系统中，较大质量的恒星一般会率先演化，最后塌缩成密度极高的致密星，比如中子星或黑洞。在这个阶段，较小质量的伴星会继续演化。“但这颗伴星的物质会被致密星吸积，因此质量流失、体积膨胀，甚至膨胀到把致密星揽入怀中，一起在公共的氢元素包层中演化约1000年。”韩金林解释，千年之后，双星最终留下快速自转的致密星与高温氦星，在非常紧密的轨道上相互绕转1000万年。然后，氦星大概会塌缩成白矮星，变成两个相互绕转的致密星。这两个致密星最后会合并，变成引力波源，发出引力波。“对于138亿年的宇宙而言，1000万年稍纵即逝。因此，这类双星系统变得极为罕见且难以观测——模拟分析显示，银河系中，这样的系统仅有几十个。”韩金林说。
FAST的灵敏度极高，对观察处于极短周期轨道上的脉冲星非常敏锐。韩金林带领团队利用FAST在2020年5月“捕捉”到这一系统，随后进行了大量的测量。测量数据表明，这一双星系统中的伴星，不是普通恒星，也不是演化后的致密伴星，而是与致密星一起经历过公共包层演化的氦星。
天文学家认为，这对罕见天体的发现将为天文学研究带来多方面的突破。首先，有助于完善和深化对双星演化具体过程的理解，比如两颗星如何靠近导致轨道收缩、如何进行物质交流等；其次，该中子星在公共包层里应该在很短时间里吸积大量物质，使脉冲星自转加快——这个新发现的系统可能成为中微子散热机制理论的一个重要例证；再次，这对稀有的双星可以演化成为引力波源，为致密双星并合和引力波的产生机制提供新的限制。
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