在天文學界的一項重大突破中,中國科學家利用“中國天眼”FAST望遠鏡成功探測到一個極為罕見的掩食毫秒脈沖星。這一發現由中國科學院國家天文臺韓金林研究員團隊完成,相關研究成果已在國際頂級學術期刊《科學》上發表。
這個脈沖星與其伴星以驚人的3.6小時周期相互繞轉,且在六分之一的時間里,脈沖星的信號會被伴星遮擋,形成類似日食或月食的天文現象。這一獨特的雙星系統為科學家們提供了研究恒星演化、致密星吸積物理以及雙星并合引力波源的重要線索。
長期以來,天文學家對于單個恒星的演化過程已有較為清晰的認識,但對于雙星系統的演化機制仍充滿謎團。在銀河系中,大多數恒星都是以雙星系統的形式存在,并共同演化。雙星系統如何交互、如何影響彼此的演化路徑,一直是天文學領域的熱點和難點問題。
根據恒星演化理論,質量較大的恒星會更快地演化,并最終塌縮成中子星或黑洞等致密星。在這個過程中,較小質量的伴星會繼續演化,但其物質可能會被致密星吸積,導致伴星體積膨脹。在某些情況下,伴星甚至會膨脹到將致密星包裹在內,共同在公共的氫元素包層中演化約一千年。
然而,這類特殊的雙星系統在宇宙中極為罕見,且存活時間極短,僅為約一千萬年。因此,科學家們一直難以觀測到這類系統,也無法直接驗證關于雙星系統共公包層演化的理論。直到“中國天眼”FAST的這次發現,才為這一領域的研究帶來了新的曙光。
韓金林研究員團隊在利用FAST對銀河系進行深度搜索時,意外發現了這顆自轉周期為10.55毫秒的毫秒脈沖星PSRJ1928 + 1815。經過后續的觀測和分析,他們確認這顆脈沖星處于一個半徑僅50萬公里的致密軌道上,與伴星的繞轉周期僅為3.6小時。更引人注目的是,這顆脈沖星在繞轉過程中有大約六分之一的時間被伴星遮擋。
科學家們推測,這個伴星的質量至少與太陽相當,但考慮到其狹小的軌道,它不可能是一顆普通的恒星。根據多方面的限制推斷,這個伴星很可能是經歷過公共包層演化的氦星。脈沖星信號的掩食現象可能是由氦星甩出的星風物質遮擋引起的。
這一發現對于天文學研究具有多方面的重大意義。它不僅有助于完善和深化我們對雙星演化過程的理解,還為研究致密星吸積物理、中子星自轉加速機制以及公共氫元素包層被吹散等過程提供了新的視角和線索。這個雙星系統還可能演化成為引力波源,為致密雙星并合和引力波的產生機制提供了新的限制和啟示。
美國國家射電天文臺的脈沖星雙星研究專家Scott Ransom對這一發現給予了高度評價。他認為,這是一個獨特的致密雙星系統,具有極高的科學價值。它有望在多個不同領域引導出有趣的研究課題,使得我們對雙星演化中公共包層階段這一目前仍知之甚少的領域有更深入的認識。