中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系蔡一夫教授和馬瀟漢同學(xué)在向我們介紹中國“天眼”FAST最新發(fā)現(xiàn)的同時，也呼吁人們對于天文學(xué)的探索應(yīng)該有更為深入的認(rèn)識和關(guān)注。脈沖星雙星系統(tǒng)是“天眼”FAST對脈沖星族群中一項非常重要的發(fā)現(xiàn)。這項重要成果讓我們認(rèn)識到，雙星系統(tǒng)中脈沖星演化的形式更加復(fù)雜，但其對于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和啟示意義也很深遠(yuǎn)。
脈沖星：宇宙中的信標(biāo)和燈塔
脈沖星是宇宙中的信標(biāo)和燈塔。這是由于脈沖星發(fā)出了具有非常穩(wěn)定周期的脈沖信號，其穩(wěn)定性堪比實驗室中最精確的計時裝置“原子鐘”。因此，我們在追蹤天文事件方面，可利用脈沖星的脈沖信號來計算精確的時間。自1967年首個脈沖星被發(fā)現(xiàn)以來，脈沖星的數(shù)量已經(jīng)達到數(shù)千顆。但隨著科學(xué)技術(shù)和天文觀測手段的不斷發(fā)展，我們對它的理解和應(yīng)用將更加深入。
中國“天眼”FAST，擁有著極強的觀測能力，作為當(dāng)今世界最大的“填充口徑”的球面射電望遠(yuǎn)鏡。它的直徑達到了500米，更像是一面巨型的碗，可以從各個方向接收天體輻射信息。FAST的運行，對于國際天文學(xué)研究的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。與此同時，隨著全球的天文科技水平不斷提高，對于FAST的觀測數(shù)據(jù)的研究和分析，將成為未來科學(xué)研究的重要范式。
脈沖星雙星系統(tǒng)的物理背景
脈沖星雙星系統(tǒng)不同于單一脈沖星，其恒星在宇宙中形成了一對雙星系統(tǒng)，服從于引力定律的相互作用。當(dāng)恒星大小和密度差異較大時，雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較大的恒星就會向較小的恒星周圍不斷搶奪物質(zhì)，這一過程稱為質(zhì)量捕獲。最終形成了極端輻射的脈沖星雙星系統(tǒng)。由于脈沖星的質(zhì)量可能會超過太陽1.4倍，這意味著其可以壓縮物質(zhì)，使得脈沖星的體積很小，僅比地球還要小，但又擁有與太陽相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。這樣的小巨人擁有非常強大的引力和磁場，能夠通過旋轉(zhuǎn)、周向和徑向的電磁輻射發(fā)射脈沖光。而在脈沖星雙星系統(tǒng)中，強大的引力不但使恒星之間越來越靠近，還不斷改變它們彼此的自轉(zhuǎn)角速度和軌道周期。
脈沖星雙星系統(tǒng)本質(zhì)上是一個復(fù)雜的天體物理系統(tǒng)，直接影響中子星的演化歷程，為研究恒星的自轉(zhuǎn)和改變的機制提供了重要線索。其中，“蜘蛛”類脈沖星是一種特殊的脈沖星雙星系統(tǒng)。在這種雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星之間的距離非常小，質(zhì)量大的那顆恒星在引力的作用下不斷從小的恒星那里搶奪物質(zhì)。這樣一來，一個以脈沖星為主星，伴星的物質(zhì)被主星吸積，被稱為“蜘蛛”。這樣的“蜘蛛”系統(tǒng)是由新生的恒星壽命短、輻射能量較強所形成。其高能量反應(yīng)被認(rèn)為產(chǎn)生于恒星的極點區(qū)域。
蜘蛛類脈沖星的演化歷史
“黑寡婦”脈沖星是“蜘蛛”類脈沖星的一種。在黑寡婦脈沖星系統(tǒng)中，伴星的質(zhì)量很小，大約小于太陽的1/10，并且它的繞轉(zhuǎn)周期更短�，F(xiàn)有的天體物理學(xué)理論猜想，黑寡婦脈沖星系統(tǒng)是從“紅背”系統(tǒng)演化而來。而“紅背”蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)中，伴星的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的0.1-0.4倍，它的繞轉(zhuǎn)周期大約是一天。幸運的是，我們在對一個名為PSRJ19531844（M71E）的脈沖星雙星系統(tǒng)進行長期觀測后，發(fā)現(xiàn)這個系統(tǒng)正處于“紅背”到“黑寡婦”演化的中間狀態(tài)，這一發(fā)現(xiàn)填補了該領(lǐng)域的觀測空白，也證實了蜘蛛類脈沖星的演化理論。這一發(fā)現(xiàn)具有重要的科學(xué)價值，為我們進一步研究脈沖星族群的演化提供了參考。在未來的探索中，如何更好地探測脈沖星雙星系統(tǒng)的演化過程，將成為天文學(xué)研究領(lǐng)域中的重要方向之一。
總之，脈沖星雙星系統(tǒng)成為“天眼”FAST對脈沖星族群中另一個更為復(fù)雜和重要的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)很好地展示了FAST的強大觀測能力和對天文學(xué)領(lǐng)域的貢獻，同時也讓我們更深入地了解脈沖星的物理特性和演化歷程。科技進步的不斷推動，將會使得人類對于宇宙的認(rèn)知越來越深刻，而中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系作為在這一領(lǐng)域的引領(lǐng)者之一，也將在未來的探索中不斷產(chǎn)生重大的科研成果，為人類走向更加美好的未來獻力。
