在浩瀚的宇宙中,天文學家們近日揭示了一個前所未有的恒星系統,其獨特之處源自一種難以捕捉的宇宙奇觀。這一發現不僅豐富了我們對宇宙演化的理解,還證實了長久以來僅存在于理論中的共有包層演化過程。
雙星系統,即兩顆恒星相互環繞運行的天體組合,在宇宙中比比皆是。據統計,約85%的恒星都至少擁有一顆伴星。然而,新發現的這一對雙星卻與眾不同,它們展現出了前所未有的特性。
在這個獨特的系統中,一顆毫秒脈沖星——一種以極快速度旋轉并周期性發射輻射束的中子星,與一顆氦星通過引力緊緊相連。毫秒脈沖星通常通過與伴星相互作用,吸積物質而達到驚人的旋轉速度。而這次發現的伴星,其性質卻介于致密天體與普通恒星之間,引發了科學家們的極大興趣。
故事的轉折發生在2020年5月,由中國科學院國家天文臺射電天文學家韓金林領導的研究團隊,利用中國500米口徑球面射電望遠鏡(FAST),在銀河系的深處捕捉到了微弱的信號。經過數月的分析,他們確認這些信號源自一顆脈沖星,并對其進行了長達四年半的持續觀測。
觀測結果顯示,這顆脈沖星并非孤軍奮戰,而是與一個雙星系統緊密相連,每3.6小時繞伴星旋轉一周。但令人驚奇的是,在軌道周期的六分之一時間里,脈沖星的輻射會被伴星遮擋,形成“食”現象。這種異常的遮擋比例,讓科學家們意識到伴星的體積可能異常龐大。
進一步的研究揭示了伴星的神秘面紗。盡管其質量與太陽相當,但在除射電波段外的所有波長下都無法被探測到。這表明它并非一顆普通的恒星,而是一顆外層氫被剝離、僅剩氦核的恒星。這一發現不僅挑戰了我們對雙星系統的傳統認知,還為共有包層演化過程提供了有力的證據。
共有包層演化是一種特殊的雙星演化模式,與脈沖星在雙星系統中的常見互動模式截然不同。在共有包層演化中,伴星的體積過大,其外層物質會直接包裹中子星。這種包裹作用相當于對整個雙星系統施加了制動效果,導致脈沖星與伴星核心螺旋靠近,最終形成高度致密的雙星系統。正如韓金林團隊所觀測到的案例,這對雙星的軌道周期僅為3.6小時,表明它們之間的距離極近。
西弗吉尼亞大學物理與天文學教授鄧肯·洛里默對這一發現表示贊賞:“此類雙星系統此前從未被發現過,但其形成機制與理論預測的共有包層演化過程高度吻合。這是宇宙演化研究中的一次重大突破?!彼M一步解釋稱,伴星外層的摩擦力會使雙星系統逐漸靠近,而伴星外層最終會被拋射出去,這解釋了為何毫秒脈沖星的氦星伴星會呈現剝離狀態。
麥吉爾大學物理教授維多利亞·卡斯皮也對這一發現給予了高度評價:“研究者提出的演化路徑并不令人意外,這是學界多年討論的已知機制。但關鍵在于他們恰好發現了這個極為罕見的案例。這為我們理解宇宙中的稀有現象提供了寶貴的線索?!?/p>
韓金林團隊認為,銀河系內可能存在十余個類似系統,盡管它們的稀有性仍然屬于極端范疇。此次發現不僅證實了共有包層演化過程的存在,還為我們探索宇宙的奧秘開辟了新的道路。