在浩瀚的宇宙探索中，中国科学家再次取得了令人瞩目的成就。被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）近日宣布了一项新发现——一颗罕见的毫秒脉冲星，它与伴星以3.6小时的周期相互绕转，并且在六分之一的时间里被伴星遮挡，形成了类似日食或月食的天文现象。
这幅艺术想象图展示了这一重要天文发现及研究成果，由中国科学院国家天文台提供。这项研究由韩金林研究员带领的团队完成，他们的发现对恒星演化理论、致密星吸积物理以及双星并合引力波源的研究具有深远的意义。
韩金林研究员介绍，尽管天文学家对单个恒星的演化过程已有较为清晰的认识，但双星系统的演化却一直是天文学领域的难题。在银河系中，大多数恒星都是成对出现的，以双星系统的形式共同演化。在双星系统中，较大质量的恒星会率先演化成中子星或黑洞等致密星，而较小质量的伴星在演化过程中，物质会被致密星吸积，导致体积膨胀，与致密星一起在公共的氢元素包层中演化约千年。
然而，这种特殊的双星系统在宇宙中存活时间极短，仅约1000万年，对于138亿年的宇宙来说，它们就像夜空中一闪而过的流星。据韩金林研究员团队的模拟分析，银河系千亿颗恒星中，这样的特殊双星系统仅有几十个，且极难观测。
“中国天眼”凭借其极高的灵敏度，成为了发现脉冲星的得力工具。2020年5月，研究团队利用“中国天眼”对银河系进行深度搜索时，发现了一颗自转周期为10.55毫秒的毫秒脉冲星PSR J1928+1815。经过多次后随观测，他们证实该毫秒脉冲星处于一个半径仅50万公里的致密轨道上，与伴星的绕转周期仅为3.6小时。在相互绕转的过程中，它有大约六分之一的时间被伴星遮挡。
研究团队推测，这个伴星的质量至少与太阳相当，但狭小的轨道无法容纳一个像太阳这样的恒星。根据多方面的限制推断，该伴星应该是经历过公共包层演化的氦星，而脉冲星信号的掩食现象则是由氦星甩出的星风物质遮挡引起的。
毫秒脉冲星PSR J1928+1815的发现研究，为天文学研究带来了多方面的突破。首先，它有助于完善和深化对双星演化具体过程的理解，包括轨道收缩、物质交流、中子星自转加速以及公共氢元素包层被吹散等机制。其次，这个中子星在公共包层里可能吸积了大量物质，使脉冲星自转加快。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，同时也为致密双星并合和引力波的产生机制提供了新的限制。
美国国家射电天文台的脉冲星双星研究专家斯科特·兰森（Scott Ransom）作为本次发表论文的审稿人之一，认为“中国天眼”新发现的这个独特的致密双星系统具有极高的科学价值。他表示，这一发现有望在恒星群体演化、引力波源预测、双星和恒星演化过程以及深度光学/红外的氦星观测等多个领域引导出有趣的研究课题，使天文学家对双星演化中公共包层阶段这一目前仍知之甚少的领域有更深入的认识。
