北京时间5月23日，国际学术期刊《科学》在线发表中国科学家一项最新研究成果。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，与伴星以3.6小时的周期相互绕转，且有六分之一的时间被伴星遮挡（即掩食，犹如日食或月食）。这一发现对恒星演化理论、致密星吸积物理和双星并合引力波源研究具有重要意义。

“中国天眼”发现罕见掩食脉冲星。（中国科学院国家天文台供图）

天文学家对于单个恒星如何演化已有相对清晰的认识。但在浩瀚的银河系中，大多数恒星都是成对出现，以双星系统的形式共同演化，过去几十年里，双星系统如何交互和演化一直是天文学领域的前沿难题。

中国天眼FAST的灵敏度极高，是发现脉冲星的利器，对观察处于极短周期轨道上的脉冲星更为敏锐。2020年5月，韩金林研究员团队利用FAST对银河系进行脉冲星深度搜索时，发现了一颗自转周期为10.55毫秒的毫秒脉冲星PSRJ1928 + 1815。2020年11月，利用FAST进行了几次后随观测后，证实它处于一个半径仅50万公里的致密轨道，相互绕转的轨道周期仅为3.6小时。它与伴星相互绕转时，有大约六分之一的时间被伴星遮挡。据推测，这个伴星的质量至少有1个太阳那么重，远超出一般掩食脉冲星的伴星，但狭小的轨道根本容不下一个像太阳这样的恒星。根据多方面的限制推断，这个伴星不是普通恒星，也不是演化后的致密伴星，而应该是经历过公共包层演化的氦星。脉冲星信号掩食是氦星甩出的星风物质遮挡引起的。

这类特殊的双星系统极为罕见，并且难以观测，因为它们在宇宙中存活时间仅约一千万年，对于138亿年的宇宙而言，如同夜空中稍纵即逝的流星。根据该团队所做的模拟分析表明，在银河系千亿颗恒星中，目前类似这样的系统仅有几十个。这一罕见天体的发现可以为天文学研究带来多方面的突破。

首先，对于探索多年的恒星演化理论而言，这个双星系统就是双星公共包层演化阶段之后、处于致密轨道的特殊双星。这项发现有助于完善和深化我们对双星演化具体过程的理解，比如两颗星如何靠近导致轨道收缩、两颗星之间如何进行物质交流、中子星的自转如何加速到几个毫秒，公共氢元素包层如何被致密星吹散等等。其次，这个中子星在公共包层里应该在很短时间里吸积了大量物质，使脉冲星自转加快。如何吸积？如何散热？新发现的这个致密双星可能是中微子散热机制理论的一个重要例证。另一方面，新发现的稀有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机制提供了新的限制。