2025年5月23日,国际权威学术期刊《科学》在线发表了一项来自中国的突破性天文发现——中国科学院国家天文台韩金林研究员团队利用“中国天眼”FAST,在银河系深处捕捉到一颗罕见的毫秒脉冲星PSR J1928+1815。这颗脉冲星与伴星以3.6小时的极短周期相互绕转,每绕转一圈便有六分之一的时间被伴星遮挡,形成类似日食的“掩食”现象。这一发现不仅刷新了人类对双星系统演化的认知,更在国际天文界引发震动,被评价为“打开宇宙演化新窗口的关键钥匙”。
颠覆认知的“宇宙谜题”
传统理论认为,双星系统中若存在脉冲星与伴星,其轨道周期通常以天或年为单位。然而,PSR J1928+1815的轨道半径仅50万公里,相当于地球与月球距离的1.3倍,却以每3.6小时完成一圈的高速运转。更令人困惑的是,其伴星质量堪比太阳,却无法通过光学望远镜观测——如此致密的轨道根本无法容纳一颗正常恒星。研究团队通过FAST对脉冲信号的精确分析,结合多波段观测数据,推断该伴星是一颗经历过“公共包层演化”的氦星:其外层氢元素被脉冲星强大的星风剥离,仅剩燃烧氦元素的内核,如同宇宙中持续喷发炙热物质的“火球”。
“这颗伴星的存在本身就是个悖论。”团队成员、南京大学天文学系教授李明指出,“它既非普通恒星,也非白矮星或中子星,而是处于恒星演化剧变阶段的过渡态。这种天体在银河系中可能仅有几十例,存活时间仅约一千万年,堪称宇宙中的‘昙花一现’。”
技术突破铸就科学里程碑
FAST凭借其500米口径的超高灵敏度,成为破解这一谜题的核心工具。自2020年5月首次探测到该脉冲星信号以来,团队通过持续三年的追踪观测,累计收集超200小时数据,最终确认其掩食特征。“FAST对微弱信号的捕捉能力是其他望远镜的10倍以上。”韩金林强调,“尤其是它对短周期轨道脉冲星的观测优势,让我们得以窥见宇宙中最剧烈的天体物理过程。”
这一发现直接验证了双星系统“公共包层演化”理论——当双星距离足够近时,一颗恒星会膨胀并将伴星包裹,通过剧烈物质交换改变轨道参数。研究还揭示,脉冲星在公共包层阶段通过吸积物质加速自转,其转速可达每秒数百圈,为中微子散热机制提供了首个观测证据。更深远的意义在于,此类双星系统最终可能演化成引力波源,为探测纳赫兹频段引力波开辟新路径。
国际同行盛赞“中国贡献”
《科学》期刊审稿人、美国国家射电天文台专家Scott Ransom评价:“这是迄今最独特的致密双星系统,其科学价值将辐射至恒星演化、引力波物理、高能天体物理等多个领域。”欧洲脉冲星研究联盟主席Mariastrella Fender指出:“中国团队不仅发现了新天体,更构建了完整的演化图景,这标志着中国在脉冲星天文学领域已从‘跟跑’转向‘领跑’。”
截至2025年6月,FAST已累计发现脉冲星超1040颗,占全球同期发现总量的80%以上。更令人期待的是,FAST核心阵实验项目正在推进,计划在周边30公里范围部署数十台40米口径天线,构建综合孔径阵列。国家天文台副台长姜鹏表示:“未来FAST将实现千倍于当前的空间分辨率,或许能直接观测到双星并合前的最后瞬间,为宇宙演化拼图补上关键一块。”
从贵州深山到国际学术舞台,中国天眼正以持续突破改写着人类对宇宙的认知边界。这不仅是科技实力的象征,更是人类探索未知的永恒追求的生动注脚。