罕见！我国科学家有新发现

浩瀚宇宙中，大多数恒星(héngxīng)都是成对出现(chūxiàn)、以双星(shuāngxīng)(shuāngxīng)(shuāngxīng)系统的形式共同演化的。但天文学家却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(tiānyǎn)”FAST，发现(fāxiàn)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，且有六分之一的时间被伴星遮挡（即掩食，犹如日食或月食）。这一成果5月23日在线发表于《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。 韩金林解释(jiěshì)，恒星演化(yǎnhuà)理论认为，质量越大的恒星演化速度越快。在双星(shuāngxīng)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(bǎ)致密星揽入怀中，一起在公共(gōnggòng)的氢元素包层中演化约1千年(qiānnián)。”千年之后(zhīhòu)，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一千万年(yīqiānwànnián)。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(yuán)，发出引力波。 韩金林说：“对于138亿年的宇宙而言，1千万年稍纵即逝。因此，这(zhè)类双星系统变得极为罕见且难以(nányǐ)观测——我们模拟分析(fēnxī)显示，银河系中，这样的系统仅有几十个。” FAST的灵敏度极高，对观察处于极短周期(zhōuqī)轨道上的脉冲星非常(fēicháng)敏锐。韩金林带领团队利用FAST在2020年5月(yuè)“捕捉”到这一系统，随后进行了大量的测量。 韩金林介绍，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(yìqǐ)经历(jīnglì)过公共包层演化的氦星。韩金林说：“这个(zhègè)伴星的质量(zhìliàng)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(xiáxiǎo)的轨道根本容不下一个像太阳这样的恒星。我们根据多方面条件的限制，做出了这个推断(tuīduàn)。而它们发出的脉冲星信号掩食，就是氦星甩出的星风物质遮挡引起的。” 天文学家们认为(rènwéi)，这(zhè)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(xīng)演化具体(jùtǐ)过程的理解，比如两颗(liǎngkē)星如何靠近导致轨道收缩、两颗星之间如何进行物质交流等。其次，这个中子星在公共包层里应该在很短时间里吸积了(le)大量物质，使脉冲星自转加快。这个新发现的系统(xìtǒng)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了新的限制。 论文审稿人之一，美国国家射电天文台的脉冲星双星研究专家斯科特表示：“这个(zhègè)独特的致密(zhìmì)双星系统具有极高的科学价值(jiàzhí)，有望在多个不同领域，如恒星群体演化、引力波源(yuán)预测、双星和恒星演化过程、深度光学/红外的氦星观测等方面，引导出很多有趣的研究课题(yánjiūkètí)，让我们对双星演化中公共包层阶段(jiēduàn)这一目前仍知之甚少的领域有更深入的认识”。 （光明日报全媒体记者齐芳(qífāng)） 来源：光明日报全媒体(méitǐ)记者齐芳