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罕见!我国科学家有新发现

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罕见!我国科学家有新发现

罕见!我国科学家有新发现

浩瀚宇宙中,大多数恒星都是成对出现、以双星系统(xìtǒng)(xìtǒng)的形式共同演化的。但天文学家却对双星系统了解并不多。中国科学院国家天文台韩金林研究员带领团队,利用“中国天眼”FAST,发现了一个罕见的毫秒脉冲星——它(tā)与伴星(bànxīng)以3.6小时的周期相互(xiānghù)绕转,且有六分之一的时间被伴星遮挡(即掩食(yǎnshí),犹如日食或月食)。这一成果5月23日在线发表于《科学》杂志,将对恒星演化理论、致密星吸积物理和双星并合(bìnghé)引力波源研究具有重要意义。 韩金林解释(jiěshì),恒星演化理论认为(rènwéi),质量越大的(de)恒星演化速度越快。在双星系统中,较大质量的恒星一般(yìbān)会率先演化,最后塌缩成密度极高的致密(zhìmì)(zhìmì)星,比如中子星或黑洞。在这个阶段,较小质量的伴星会继续演化。“但这颗伴星的物质会被致密星吸积,因此质量流失、体积膨胀,甚至膨胀到把(bǎ)致密星揽入怀中,一起在公共的氢元素包层中演化约1千年。”千年之后,双星最终留下快速自转的致密星与(yǔ)高温氦星(hàixīng),在非常紧密的轨道上相互绕转一千万年。然后氦星大概会塌缩成白矮星,变成两个相互绕转的致密星。这两个致密星最后会合并,变成引力波源,发出引力波。 韩金林说:“对于138亿年的(de)宇宙而言,1千万年稍纵即逝。因此,这类双星系统变得极为罕见(hǎnjiàn)且难以观测——我们模拟分析显示(xiǎnshì),银河系中,这样的系统仅有几十个。” FAST的灵敏度(língmǐndù)极高,对观察处于极短周期轨道上的脉冲星非常敏锐。韩金林带领团队利用FAST在2020年5月“捕捉”到这一系统(xìtǒng),随后进行了大量(dàliàng)的测量。 韩金林介绍,测量数据表明,这一双星系统中的(de)伴星,不是普通恒星,也不是演化后的致密伴星,而是(érshì)与致密星一起经历过公共包层演化的氦(hài)星。韩金林说:“这个伴星的质量至少有(yǒu)1个太阳那么重,远超出一般掩食脉冲星(màichōngxīng)的伴星。但狭小的轨道根本容不下一个像太阳这样的恒星。我们根据多方面条件的限制,做出了这个推断。而它们发出的脉冲星信号掩食,就是氦星甩出(shuǎichū)的星风物质遮挡引起的。” 天文学家们认为,这对罕见(hǎnjiàn)天体的发现,将为天文学研究带来多方面的突破。首先,有助于完善和深化对双星演化具体过程的理解,比如两颗星如何(rúhé)靠近导致(dǎozhì)轨道收缩、两颗星之间(zhījiān)如何进行物质交流等。其次,这个中子星在公共包层里应该在很短时间(duǎnshíjiān)里吸积了大量物质,使脉冲星自转加快。这个新发现的系统可能(kěnéng)成为中微子散热机制理论的一个重要例证。再次,这对稀有的双星,可以演化成为引力波源,为致密双星并合和引力波的产生(chǎnshēng)机制提供了新的限制。 论文审稿人之一,美国(měiguó)国家射电天文台的脉冲星双星研究专家斯科特表示:“这个独特的致密(zhìmì)双星系统具有极高的科学价值,有望在多个不同领域(lǐngyù),如恒星群体演化、引力波源预测、双星和恒星演化过程、深度光学/红外的氦星观测等方面,引导出很多有趣的研究课题,让(ràng)我们对双星演化中公共(gōnggòng)包层(bāocéng)阶段这一目前仍知之甚少的领域有更深入的认识”。 (光明日报全媒体记者齐芳(qífāng)) 来源(láiyuán):光明日报全媒体记者齐芳
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