世界上最大的全孔径射电望远镜发现蜘蛛脉冲星系统演化中缺失的环节

中国科学院国家天文台研究人员及其国内外合作者利用500米口径球面射电望远镜(FAST)发现了一颗轨道周期为53分钟的脉冲双星。这个双星系统的发现——命名为PSRJ1953+1844或M71E——填补了蜘蛛脉冲星系统演化的空白。研究结果发表在6月20日的《自然》杂志上。

第一颗脉冲星于1967年被发现。截至目前，已经发现了大约3,000个这种迷人的物体，它们像天空中的陀螺一样有规律地快速旋转。

有些脉冲星位于双星系统中，与伴星一起绕轨道运行。如果两颗恒星靠得很近，脉冲星就会吞噬伴星的物质以保持旋转。一开始，伴星很重。但当脉冲星“吃掉”它的伴星时，两颗恒星靠得更近，并且以越来越快的速度绕彼此运行。相反，当恒星失去质量并变轻时，脉冲星就无法继续掠夺，从而将伴星推开。结果，脉冲星的轨道速度减慢。

这种行为让人想起雌性蜘蛛吃雄性蜘蛛，启发天文学家将这两个阶段的物体分别以红背蜘蛛和黑寡妇蜘蛛命名。它们统称为蜘蛛脉冲星。

从红背蜘蛛到黑寡妇的进化需要很长的时间，长达数亿年。此前，仅检测到红背态和黑寡妇态的双脉冲星系统，尚未发现中间态。原因是该理论预测的中间脉冲星的轨道周期很短，两星之间的距离很近，给观测带来了挑战。因此，蜘蛛脉冲星系统从红背星到黑寡妇的演化理论尚未得到充分证明。

然而现在，这种进化路径的可能性已经被世界上最大、最灵敏的射电望远镜FAST所证实。研究小组利用FAST的长期观测探测到了一个蜘蛛脉冲星系统，其轨道持续时间是迄今为止发现的最短的——只有53分钟。根据观察过程中的各种迹象，研究人员确定该系统处于从红背到黑寡妇的进化路径上的中间状态，从而填补了蜘蛛脉冲星进化理论中缺失的环节。

“双星的轨道几乎是正面的，这样的系统极为罕见。FAST利用其极高的探测能力在浩瀚的星海中发现了它。这填补了蜘蛛脉冲星系统演化的空白，反映了[FAST的]前所未有的敏感性，”该研究的共同通讯作者、国家奥委会姜鹏说。

Nature评论家将这一结果描述为“非常有趣的脉冲星双星系统。这一发现将脉冲星双星系统最短轨道周期的记录缩短了约30%，表明蜘蛛脉冲星演化中出现了一个新的、未知的过程。”