你知道“红背”“黑寡妇”也是脉冲星的名字吗？中国天眼FAST最近在蜘蛛类脉冲星研究方面取得了重大进展，科研人员通过位于贵州的500米口径球面射电望远镜FAST，发现了一个轨道周期仅为53分钟的脉冲星双星系统，并以中国本土蜘蛛“华美寇蛛”命名。

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据介绍，这是迄今科学界发现的最短轨道周期脉冲双星系统，填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型中缺失的一环。这项成果近日在国际学术期刊《自然》上发表。那么，究竟什么是蜘蛛类脉冲星？这一成果如何为经典双星演化理论提供了关键证据？

所谓脉冲星，就是可以看到周期脉冲信号的中子星，由恒星演化和超新星爆发产生。比如说，被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星，其周期准确度可以与地球上最好的原子钟相媲美。论文第一作者、中国科学院国家天文台副研究员潘之辰介绍，脉冲星与类星体、分子谱线、宇宙微波背景辐射并称为20世纪60年代射电天文的四大发现，它们使射电天文得以快速而蓬勃地发展。

潘之辰：脉冲星是一个非常小的天体，在观测上的表现是自转非常快，它转一圈最短是1.39毫秒，最长是76秒。它的半径非常小，通常为10千米至15千米，密度也非常大，每立方厘米达到1亿吨。脉冲星中包括一些特殊类型脉冲星，比如脉冲星双星系统，有两颗星互相绕转，另外还有毫秒脉冲星、双脉冲星等，这些特殊的脉冲星连同脉冲星本身非常准确的周期、强磁场和强引力场等特性，使得我们可以利用脉冲星进行很多物理条件的检验，是非常难得的“极端条件实验室”。

左：红色箭头指示M71E的位置，旁边是球状星团M71；右：来自FAST观测数据的M71E的平均脉冲轮廓和偏振位置角。

天文观测发现，目前人类已知的3000多颗脉冲星中，约有十分之一处于双星系统中，也就是和其他恒星一起绕转。按照已有的天体物理学模型，如果两颗星的距离很近，脉冲星会吞掉身旁这颗恒星的物质，并使自身越转越快；随着脉冲星蚕食恒星，两颗星的距离越靠越近，相互绕转速度也加快；之后，随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星就会把恒星“推开”，其相互绕转的速度又逐渐变慢。潘之辰介绍，因为这种类似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供养自身的行为，天文学家就以两种蜘蛛的名字——红背和黑寡妇来命名这类天体，统称为蜘蛛类脉冲星。

潘之辰：红背（redback）和黑寡妇（black widow）都是蜘蛛的名字，表示特殊类型的脉冲星双星系统。它的起名跟这两种蜘蛛的生活习性有关，蜘蛛为了繁殖后代会进行交配，交配完雌性就会把雄性吃掉，这个跟脉冲星逐渐把伴星的物质消耗掉甚至把伴星给消耗光的过程是非常像的。因为都是蜘蛛，所以归类在一起就叫做蜘蛛类脉冲星（spider pulsar）。

从“红背”到“黑寡妇”脉冲星-恒星系统的演化过程可长达数亿年。此前天文学界只探测到分别处于“红背”与“黑寡妇”状态的系统，但并未发现两者演化的中间状态。究其原因，是在此阶段的脉冲星轨道周期非常短、两个星的距离非常近，对观测提出了极大的挑战。这一次，借助中国天眼FAST的超高灵敏度和极强探测能力，这一演化路径得到证实。研究团队使用FAST探测到M71E双星系统，经过长期观测后，确定这一系统两颗星绕转一周的时间仅为53分钟，是目前已发现的绕转速度最快的蜘蛛脉冲星系统。中国科学院国家天文台研究员、FAST总工程师姜鹏介绍，FAST仅用5分钟就抓到了该系统的信号，比其他设备观测一两个小时甚至更长时间所得到的信号还要强。

姜鹏：这是从来没有过的，是首次探测到这样一个现象，使我们对整个演化规律有了清晰的认识。从这个望远镜投入运行开始，发现脉冲星超过780颗，应该是同一时期国际上其他所有望远镜发现脉冲星总数的3倍以上。

M71E在伴星质量-轨道周期图上的位置。红色和蓝色的线均表示双星演化理论模拟的路径，M71E处于演化中间状态。

此次发现填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型中缺失的一环，也使得脉冲星双星系统的轨道周期最短纪录缩短约30%，预示着蜘蛛类脉冲星在演化中仍存在着新的未知过程。介于“红背”到“黑寡妇”的演化中间过程，科研团队特意选择了一种中国本土蜘蛛——“华美寇蛛”为这个蜘蛛类脉冲星系统命名。如今，基于中国天眼FAST，发现研究“出好成果、出大成果”的阶段已经开启，潘之辰希望，未来能够发现更多的“华美寇蛛”，进一步了解相关演化机制。

潘之辰：天文学是基础研究，基础研究很重要，因为它是更多其他研究的基石。脉冲星从发现以来一直有新的成果，我们要做的事情一方面是找更特殊的，另一方面就是观测时间更长。这个华美寇蛛是中国自己的蜘蛛物种，分布在南方的一些省份，我们希望未来能发现更多这样的脉冲双星，使得它们能够成为一个完整的“华美寇蛛族群”。

四川观察（来源：央视新闻）

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