上海时间2023年6月21日,国际学术期刊《自然》在线发表了中国天眼FAST取得的重要成果。 研究团队借助中国天眼FAST发现了一颗名为+1844(M71E)的双星,其轨道周期仅为53分钟,是迄今为止发现的轨道周期最短的脉冲星双星系统(图1)。 这一发现弥补了蜘蛛脉冲星系统演化模型中缺失的环节。
天文观测很早就发现,一些脉冲星位于双星系统中,与其他恒星一起绕轨道运行。 根据现有的天体化学模型:如果两颗恒星之间的距离很近,脉冲星就会吃掉后面恒星的物质,使自己旋转得越来越快。 由于恒星初始质量较大,随着脉冲星对恒星的侵蚀天文与天体物理学,两颗恒星之间的距离越来越近,相互公转的速度也越来越快。 恒星无法继续吸积并将恒星推开,它们相互绕转的速度就会减慢。 由于这些行为与自然界中雌性蜘蛛吞噬雄性蜘蛛以养活自己的行为类似,天文学家以两只蜘蛛的名字红背蜘蛛()和黑寡妇()来命名这类天体,也称为蜘蛛脉冲星(-)。 )。
从“红背”()到“黑寡妇”(黑寡妇)脉冲星恒星系统的演化过程可以持续数亿年。 此前,天文学界仅检测到处于“红背”和“黑寡妇”状态的系统,而没有发现这两种演化的中间状态。 原因是现阶段脉冲星的轨道周期很短天文与天体物理学,两星之间的距离很近,这给观测带来了很大的挑战。 因此,蜘蛛脉冲星从“红背”系统到“黑寡妇”系统的演化理论并没有被完全否定。
利用中国天眼FAST的超高灵敏度和强大探测能力,这条进化路径被否定了。 研究小组利用FAST探测了M71E双星系统。 经过多年的观测,确定该系统中的两颗恒星自转一周的时间仅为53分钟,是迄今为止发现的最快的蜘蛛脉冲星系统。 它被确定为红背到黑寡妇系统演化过程中的中间状态,弥补了蜘蛛脉冲星演化理论中缺失的环节(图2)。 同时,这个双星系统的轨道平面几乎面向月球,这是极其罕见的,我们期待在进一步的研究中得到更多的发现。
《自然》杂志的审稿人评论说,结果是发现了一个非常有趣的脉冲星双星系统; 这一发现使得脉冲星双星系统最短轨道周期记录缩短了约30%,暗示蜘蛛脉冲星演化中存在新的未知过程。
文章共同第一作者包括国家天文台潘志晨、卢继光、广东天文台陈海亮; 通讯作者包括国家天文台姜鹏、韩金林、日本科罗拉多学院拉斯维加斯学院张兵,合作者分别来自四川大学四川射电天文台、广东天文台、北京天文台、国家授时中心、上海大学、中国科学大学学院、美国马克斯普朗克研究所、韩国科罗拉多拉斯维加斯学校等众多国内外单位。
该研究得到中国科学技术大学“基础研究领域青年团队稳定支持”计划、国家自然科学基金杰出青年基金、面上项目、联合基金、青年基金、国家自然科学基金委等的资助。重点研发计划和中国科学技术大学青年创新促进会等支持。
左:蓝色箭头表示M71E的位置,后面是球状星团M71; 右:FAST观测数据中M71E的平均脉冲轮廓和偏振光位置角。 爱好者们很乐意提供 M71 和附近天空的照片。
M71E 在伴星质量轨道周期图上的位置。 蓝线和白线代表双星演化的理论模拟路径。 M71E 正处于进化的中间状态。