北京時間5月23日，國際學術(shù)期刊《科學》在線發(fā)表中國科學家一項最新研究成果。中國科學院國家天文臺韓金林研究員帶領(lǐng)團隊利用中國天眼FAST發(fā)現(xiàn)了一個罕見的毫秒脈沖星，與伴星以3.6小時的周期相互繞轉(zhuǎn)，且有六分之一的時間被伴星遮擋（即掩食，猶如日食或月食）。這一發(fā)現(xiàn)對恒星演化理論、致密星吸積物理和雙星并合引力波源研究具有重要意義。

天文學家對于單個恒星如何演化已有相對清晰的認識。但在浩瀚的銀河系中，大多數(shù)恒星都是成對出現(xiàn)，以雙星系統(tǒng)的形式共同演化，過去幾十年里，雙星系統(tǒng)如何交互和演化一直是天文學領(lǐng)域的前沿難題。

中國天眼FAST的靈敏度極高，是發(fā)現(xiàn)脈沖星的利器，對觀察處于極短周期軌道上的脈沖星更為敏銳。2020年5月，韓金林研究員團隊利用FAST對銀河系進行脈沖星深度搜索時，發(fā)現(xiàn)了一顆自轉(zhuǎn)周期為10.55毫秒的毫秒脈沖星PSR J1928 + 1815。2020年11月，利用FAST進行了幾次后隨觀測后，證實它處于一個半徑僅50萬公里的致密軌道，相互繞轉(zhuǎn)的軌道周期僅為3.6小時。它與伴星相互繞轉(zhuǎn)時，有大約六分之一的時間被伴星遮擋。據(jù)推測，這個伴星的質(zhì)量至少有1個太陽那么重，遠超出一般掩食脈沖星的伴星，但狹小的軌道根本容不下一個像太陽這樣的恒星。根據(jù)多方面的限制推斷，這個伴星不是普通恒星，也不是演化后的致密伴星，而應(yīng)該是經(jīng)歷過公共包層演化的氦星。脈沖星信號掩食是氦星甩出的星風物質(zhì)遮擋引起的。

這類特殊的雙星系統(tǒng)極為罕見，并且難以觀測，因為它們在宇宙中存活時間僅約一千萬年，對于138億年的宇宙而言，如同夜空中稍縱即逝的流星。根據(jù)該團隊所做的模擬分析表明，在銀河系千億顆恒星中，目前類似這樣的系統(tǒng)僅有幾十個。這一罕見天體的發(fā)現(xiàn)可以為天文學研究帶來多方面的突破。

首先，對于探索多年的恒星演化理論而言，這個雙星系統(tǒng)就是雙星公共包層演化階段之后、處于致密軌道的特殊雙星。這項發(fā)現(xiàn)有助于完善和深化我們對雙星演化具體過程的理解，比如兩顆星如何靠近導致軌道收縮、兩顆星之間如何進行物質(zhì)交流、中子星的自轉(zhuǎn)如何加速到幾個毫秒，公共氫元素包層如何被致密星吹散等等。其次，這個中子星在公共包層里應(yīng)該在很短時間里吸積了大量物質(zhì)，使脈沖星自轉(zhuǎn)加快。如何吸積？如何散熱？新發(fā)現(xiàn)的這個致密雙星可能是中微子散熱機制理論的一個重要例證。另一方面，新發(fā)現(xiàn)的稀有雙星可以演化成為引力波源，為致密雙星并合和引力波的產(chǎn)生機制提供了新的限制。