陜西
2025年5月22日，頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表一項研究：我國天文學(xué)家利用天眼FAST發(fā)現(xiàn)罕見毫秒級脈沖星和一顆氦核伴星。
這是目前首次發(fā)現(xiàn)具有如此狀態(tài)的雙星系統(tǒng)。
這期我們就來談?wù)勥@項發(fā)現(xiàn)。
我們主要從兩個維度介紹：第一、什么是毫秒級脈沖星；第二、這次發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星和它的伴星到底有什么特殊之處。
毫秒脈沖星
脈沖星呢，是一類具有強磁場快速旋轉(zhuǎn)的中子星。
中子星相信大家都有了解，它是大質(zhì)量恒星爆發(fā)后所留的一個致密內(nèi)核。
這個大質(zhì)量恒星一般指的是大于8倍太陽質(zhì)量的恒星，因為要超過錢德拉塞卡極限才能形成中子星。
爆發(fā)后殘留的內(nèi)核很小很小，直徑大概也就20公里。
但大家可不要被它的大小蒙蔽了，覺得它并不重，它可是把大約2倍太陽的物質(zhì)壓縮到了這么小的一個體積中。
所以可想它的密度得有多么的變態(tài)。
它是目前發(fā)現(xiàn)僅次于黑洞的致密天體。
那當這樣致密的天體具有強磁場時，它會有一個磁軸，磁軸會輻射電磁輻射，就像探照燈那樣。
具備這樣的條件之后會有一個奇特的地方：磁軸所指的方向并不一定和自轉(zhuǎn)軸對齊。
大家記住這個狀態(tài)哦。
在這樣的狀態(tài)下，當中子星自轉(zhuǎn)時，它的磁軸就會瘋狂的搖擺。
那么當磁軸所輻射的電磁輻射剛好掃到地球，我們探測到的情景就是一閃一閃，非常具有規(guī)律的脈沖信號，這就是脈沖星。
脈沖星的信號通常都是在射電波段，也就是我們所說的無線電波。
所以呢，探測脈沖星的望遠鏡，并不是我們平常看到的可以看到物體影像的光學(xué)望遠鏡，探測它的基本都是接收無線電的射電望遠鏡。
因此，這里也有一段歷史，人類第一次探測到這樣的信號時，曾誤以為它是來自外星智慧生命所發(fā)。
因為信號極其規(guī)律又是出現(xiàn)在無線電波段，所以就想到了外星生命。
那是1967年11月28日探測到的第一顆脈沖星信號。
所以我們對這顆脈沖星也有一個昵稱LMG-1，意思就是小綠人的意思。
脈沖星的閃爍對應(yīng)著它的自轉(zhuǎn)
大多數(shù)的脈沖星閃爍都是幾秒到十幾秒，甚至還有幾十秒的，比如目前發(fā)現(xiàn)周期最長的脈沖星PSR J0901-4046，它的周期為75.9秒。
幾秒到十幾秒的閃爍表明，它們自轉(zhuǎn)的周期就是這個樣子，也就是幾秒轉(zhuǎn)一圈、十幾秒轉(zhuǎn)一圈。
但在1982年的時候，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個閃爍周期非常短的脈沖星。
其周期僅為1.6毫秒，這意味著它一秒可旋轉(zhuǎn)642次，這比普通脈沖星的自轉(zhuǎn)要快的多的多。
這類脈動周期非常短的脈沖星，就是我們所說的毫秒級脈沖星。
通常指的是周期小于30毫秒的脈沖星。
其對應(yīng)的自轉(zhuǎn)1秒至少旋轉(zhuǎn)百次。
目前發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)最快的是位于射手座，距離我們18000光年的一顆脈沖星。
它的自轉(zhuǎn)可達1秒716圈。
我國天眼這次研究的這顆毫秒脈沖星，其脈動周期為10.55毫秒，對應(yīng)的自轉(zhuǎn)差不多就是一秒95圈。
這在毫秒級脈沖星的自轉(zhuǎn)中并不算太快，
那為什么這個并不出眾的脈沖星發(fā)現(xiàn)可以發(fā)表在頂級的學(xué)術(shù)期刊上呢。
因為這次研究的重點不在它的脈動周期上，重點是它的這個系統(tǒng)，它的伴星。
死亡雙星
毫秒級脈沖星有另外一個稱呼：再循環(huán)脈沖星。
什么意思呢？
意思就是，它是再次旋轉(zhuǎn)從而加速的一種脈沖星。
毫秒級脈沖星之所以有如此快的自轉(zhuǎn)，目前的理論推測是：它們是通過吸積伴星的物質(zhì)獲取了角動量，從而加速了它們的自轉(zhuǎn)。
而在這一過程中，雙星會經(jīng)歷一個被稱為共同包層的階段，就是脈沖星的輻射會剝離伴星外層的大氣，使得大氣逐漸將它們兩個一起包裹。
這一階段之前從未有探測到過，直到這次我國天文學(xué)家利用天眼的發(fā)現(xiàn)。
這顆脈沖星其實早在2020年的時候就被我們注意到了，發(fā)現(xiàn)它時，研究人員注意到它存在一個很規(guī)律的間隔期，這樣的情況看起來似乎有什么阻擋了信號一樣。
所以，我國的天文學(xué)家又對其進行了4年有余的觀測，最終發(fā)現(xiàn)了其伴星的存在。
它是一顆質(zhì)量約1到1.6倍的氦星。
這是外層的氫大氣已被脈沖星吹散只留下一個氦個的特殊恒星。
這顆恒星距離脈沖星非常的近，大約只有112萬公里，差不多是水星到太陽的1/50。
兩個互相繞轉(zhuǎn)的周期也非常的短，3.6小時左右。
而隨著軌道能量的消耗，它們兩個會越來越近，在未來的1000年后，它們最終就會發(fā)生合并爆發(fā)，最后可能形成一顆更致密的天體-黑洞。
從而結(jié)束這傳奇的一生。
這一發(fā)現(xiàn)填補了我們對中子星加速理論觀測的空白，也讓我們對雙星演化的理解有了一個更新的認識。
是一次很難得的發(fā)現(xiàn)。
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