中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖
北京時(shí)間2023年6月21日,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)科研團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重要成果。該團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)天眼FAST發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為PSR J1953+1844(M71E)的雙星,其軌道周期僅為53分鐘,是目前發(fā)現(xiàn)軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)。該發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)演化模型中缺失的一環(huán)。
搜尋和發(fā)現(xiàn)射電脈沖星是FAST核心科學(xué)目標(biāo)。脈沖星由恒星演化和超新星爆發(fā)產(chǎn)生,因發(fā)射周期性脈沖信號(hào)而得名,周期在1.4毫秒到23秒之間。被稱為“毫秒脈沖星”的短周期脈沖星,可以與地球上最好的原子鐘相媲美。
天文觀測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些脈沖星處于雙星系統(tǒng)中,和其它恒星一起繞轉(zhuǎn)。按照已有的天體物理學(xué)模型:如果兩顆星的距離很近,脈沖星會(huì)吞掉身旁這顆恒星的物質(zhì),并使自身越轉(zhuǎn)越快。因恒星初始質(zhì)量較大,隨著脈沖星蠶食恒星,兩顆星的距離越靠越近,相互繞轉(zhuǎn)速度也越來越快;隨著雙星系統(tǒng)演化,恒星被大量蠶食后質(zhì)量變小,脈沖星難以繼續(xù)吸積并把恒星推開,其相互繞轉(zhuǎn)的速度也就變慢。因?yàn)檫@種行為類似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供養(yǎng)自身的行為,天文學(xué)家就以兩種蜘蛛的名字“紅背”與“黑寡婦”來命名這此類天體,統(tǒng)稱為蜘蛛類脈沖星。
從“紅背”到“黑寡婦”脈沖星-恒星系統(tǒng)的演化過程可長(zhǎng)達(dá)數(shù)億年。此前天文學(xué)界僅探測(cè)到分別處于“紅背”與“黑寡婦”狀態(tài)的系統(tǒng),但并未發(fā)現(xiàn)這二者演化的中間狀態(tài)。原因是在此階段的脈沖星軌道周期非常短、兩個(gè)星的距離非常近,對(duì)觀測(cè)提出了極大的挑戰(zhàn)。因此蜘蛛類脈沖星從“紅背”向“黑寡婦”系統(tǒng)的演化理論尚未完全證實(shí)。
左:紅色箭頭指示M71E的位置,旁邊是球狀星團(tuán)M71。(星明天文臺(tái)供圖)右:來自“中國(guó)天眼”觀測(cè)數(shù)據(jù)的M71E的平均脈沖輪廓和偏振位置角。(中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖)
借助中國(guó)天眼FAST的超高靈敏度和極強(qiáng)探測(cè)能力,這一演化路徑得到證實(shí)。研究團(tuán)隊(duì)使用FAST探測(cè)到M71E雙星系統(tǒng),長(zhǎng)期觀測(cè)后確定這一系統(tǒng)兩顆星繞轉(zhuǎn)一周的時(shí)間僅為53分鐘,是目前已發(fā)現(xiàn)的繞轉(zhuǎn)速度最快蜘蛛脈沖星系統(tǒng)。被確定為是處于“紅背”到“黑寡婦”系統(tǒng)演化過程的中間狀態(tài),填補(bǔ)了蜘蛛脈沖星演化理論的缺失環(huán)節(jié)。同時(shí),該雙星系統(tǒng)軌道面近乎朝地球、極為罕見,期待進(jìn)一步研究有更多發(fā)現(xiàn)。
中科院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)、研究員沈志強(qiáng)認(rèn)為這次在球狀星團(tuán)M71中發(fā)現(xiàn)迄今為止軌道周期不到一小時(shí)的自轉(zhuǎn)周期為4.44毫秒的脈沖星,實(shí)屬罕見?!斑@是脈沖星搜尋與物理研究方面的一個(gè)突破,直接證實(shí)了蜘蛛類脈沖星理論所預(yù)言的演化中間態(tài)脈沖雙星的存在。同時(shí),這也再次展示了FAST超高靈敏度優(yōu)勢(shì)所蘊(yùn)含產(chǎn)生重大科學(xué)突破的潛力。”
《自然》期刊審稿人評(píng)價(jià)該成果為發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常有趣的脈沖星雙星系統(tǒng);這個(gè)發(fā)現(xiàn)使得脈沖星雙星系統(tǒng)的軌道周期最短記錄縮短約30%,預(yù)示著蜘蛛類脈沖星演化中存在新的未知過程。
此項(xiàng)研究得到中國(guó)科學(xué)院“穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)”計(jì)劃支持,得到國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金、面上項(xiàng)目、聯(lián)合基金、青年基金,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的資助。
來源:人民日?qǐng)?bào)客戶端,記者:吳月輝
信息網(wǎng)絡(luò)傳播視聽節(jié)目許可證:120330032
中華人民共和國(guó)互聯(lián)網(wǎng)新聞信息服務(wù)許可證:45120170002
中華人民共和國(guó)互聯(lián)網(wǎng)出版許可證 (署)網(wǎng)出證(桂)字第020號(hào)
廣播電視節(jié)目制作經(jīng)營(yíng)許可證編號(hào):(桂)字第0230號(hào)
網(wǎng)警備案號(hào):45010302000253
桂ICP備11003557 南寧新聞網(wǎng)版權(quán)所有
舉報(bào)電話:0771—5530647 郵箱:mail@nnnews.net
登錄南寧云賬號(hào)
登錄
還沒賬號(hào)?立即注冊(cè)
點(diǎn)擊頭像快速登錄
請(qǐng)輸入驗(yàn)證碼