該成果藝術想象圖。國家天文台供圖

人民網北京6月21日電 （記者趙竹青）北京時間2023年6月21日，國際學術期刊《自然》在線發表中國天眼FAST取得的一項重要成果。研究團隊利用中國天眼FAST發現了一個名為PSR J1953+1844（M71E）的雙星，其軌道周期僅為53分鐘，是目前發現軌道周期最短的脈沖星雙星系統。該發現填補了蜘蛛類脈沖星系統演化模型中缺失的一環。

天文觀測已經發現一些脈沖星處於雙星系統中，和其它恆星一起繞轉。按照已有的天體物理學模型：如果兩顆星的距離很近，脈沖星會吞掉身旁這顆恆星的物質，並使自身越轉越快。因恆星初始質量較大，隨著脈沖星蠶食恆星，兩顆星的距離越靠越近，相互繞轉速度也越來越快﹔隨著雙星系統演化，恆星被大量蠶食后質量變小，脈沖星難以繼續吸積並把恆星推開，其相互繞轉的速度也就變慢。因為這種行為類似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供養自身的行為，天文學家就以兩種蜘蛛的名字“紅背”與“黑寡婦”來命名這類天體，統稱為蜘蛛類脈沖星。

從“紅背”到“黑寡婦”，脈沖星-恆星系統的演化過程可長達數億年。此前天文學界僅探測到分別處於“紅背”與“黑寡婦”狀態的系統，但並未發現這二者演化的中間狀態。原因是在此階段的脈沖星軌道周期非常短、兩個星的距離非常近，對觀測提出了極大的挑戰。因此蜘蛛類脈沖星從“紅背”向“黑寡婦”系統的演化理論尚未完全証實。

借助中國天眼FAST的超高靈敏度和極強探測能力，這一演化路徑得到証實。研究團隊使用FAST探測到M71E雙星系統，長期觀測后確定這一系統兩顆星繞轉一周的時間僅為53分鐘，是目前已發現的繞轉速度最快蜘蛛脈沖星系統。被確定為是處於紅背到黑寡婦系統演化過程的中間狀態，填補了蜘蛛脈沖星演化理論的缺失環節。同時，該雙星系統軌道面近乎朝向地球、極為罕見，期待進一步研究有更多發現。

《自然》期刊審稿人評價該成果為發現了一個非常有趣的脈沖星雙星系統﹔這個發現使得脈沖星雙星系統的軌道周期最短紀錄縮短約30%，預示著蜘蛛類脈沖星演化中存在新的未知過程。

文章的共同第一作者包括國家天文台潘之辰、盧吉光和雲南天文台陳海亮﹔通訊作者包括國家天文台姜鵬、韓金林和美國內華達大學拉斯維加斯分校張冰，合作者來自貴州大學貴州射電天文台，雲南天文台，上海天文台，國家授時中心，北京大學，中國科學院大學，德國馬克思普朗克研究所，美國內華達州大學等多家國內外單位。

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