“中國天眼”發現罕見掩食脈沖星

我國科學家利用“中國天眼”在銀河系發現一顆毫秒脈沖星PSR J1928+1815，它有六分之一的時間被伴星遮擋（即掩食），且伴星質量遠超一般掩食脈沖星的伴星。此類掩食脈沖星非常罕見，對開展恒星演化、致密星吸積、雙星并合引力波源等研究具有重要意義。

這一發現由中國科學院國家天文臺研究員韓金林團隊完成，成果論文5月23日凌晨在國際學術期刊《科學》在線發表。

“中國天眼”發現罕見掩食脈沖星。（中國科學院國家天文臺供圖）

“浩瀚的銀河系中，大多數恒星都是成對出現、共同演化。雙星之間是如何進行物質交換的？演化過程是怎樣的？長期以來是天文學的前沿課題。”韓金林說。

雙星演化理論認為，質量較大的恒星一般會率先演化，塌縮成密度極高的致密星，如脈沖星或黑洞。質量小的伴星物質會被致密星吸積，并因質量流失而體積膨脹，甚至脹大到把致密星“攬入懷中”。此后，雙星在一個公共包層中演化約一千年。公共包層演化后，留下快速自轉的致密星與高溫氦星，在非常緊密的軌道上相互繞轉。

“然而，公共包層演化后產生的這類特殊雙星系統的存活時間僅約一千萬年，然后伴星就演化成白矮星，進入新的階段。這點時間對于138億年的宇宙而言，稍縱即逝。據估算，這樣的雙星系統在銀河系中只有幾十個，極為罕見，因此很難捕捉。”韓金林說。

2020年，團隊利用“中國天眼”對銀河系進行脈沖星深度搜索時，發現了PSR J1928+1815，自轉周期為10.55毫秒，它與伴星相互繞轉的軌道周期僅為3.6小時，且伴星質量至少有1個太陽那么大。

“綜合這些結果推斷，它的伴星應該是高溫氦星。脈沖星信號掩食是氦星甩出的星風物質遮擋引起的。”韓金林說，這個脈沖星和伴星應該是經歷過共同包層演化之后的特殊雙星。

《科學》審稿人認為，這一發現具有極高的科學價值，將幫助科學家更好開展雙星系統公共包層演化研究，并有望為恒星群體演化、致密星吸積、引力波源預測等多領域科學研究提供觀測依據。