外星世界聽起來有點可怕？“中國天眼”探測到“黑寡婦”脈沖星新現(xiàn)象

近日，“中國天眼”通過對黑寡婦脈沖星B1957+20的掩食現(xiàn)象進行觀測研究，首次探測到了致密雙星系統(tǒng)中等離子體的極端湍流現(xiàn)象，為黑寡婦脈沖星的掩食機制提供了新的線索。聽起來有點“不明覺厲”？我們不妨從基本概念談起：什么是黑寡婦脈沖星？

位于貴州的世界最大單口徑射電望遠鏡（俗稱天眼）。照片來源：中新社

先說脈沖星，屬于中子星范疇，是宇宙中最致密的天體之一，擁有強大的磁場。在自轉(zhuǎn)過程中，當它的磁極指向地球時，我們用射電望遠鏡能夠探測到脈沖式輻射，脈沖星由此得名。40年前，天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆高速自轉(zhuǎn)的脈沖星。它的自轉(zhuǎn)周期僅有1.5577毫秒，也就是說，每秒能轉(zhuǎn)642圈。這類自轉(zhuǎn)周期在1～10毫秒范圍內(nèi)的脈沖星后來被稱為毫秒脈沖星。不過，當時的天文理論完全無法解釋毫秒脈沖星的存在，畢竟僅憑脈沖星自身的能量是不可能支持如此快速自轉(zhuǎn)的。

經(jīng)過多年觀測和研究，天文學家認為，毫秒脈沖星一般都是雙星系統(tǒng)，由一顆脈沖星和另一顆恒星組成。脈沖星通過不斷吸積伴星物質(zhì)來維持自身高速自轉(zhuǎn)。無獨有偶，在北美洲有一種身懷強烈神經(jīng)毒素的蜘蛛，俗稱黑寡婦蜘蛛——在交配后，強壯的雌性蜘蛛往往會吃掉弱小的雄性蜘蛛，作為哺育后代的能量儲備。毫秒脈沖星吸積伴星物質(zhì)的方式與黑寡婦蜘蛛可以說是異曲同工，故也被稱為黑寡婦脈沖星。

隨著2008年費米伽馬射線望遠鏡成功入軌，更多黑寡婦脈沖星被發(fā)現(xiàn)，證實了天文學家關(guān)于毫秒脈沖星雙星系統(tǒng)的預言。2012年，名為PSR J1311-3430的黑寡婦脈沖星被發(fā)現(xiàn)。主星是一顆質(zhì)量達到太陽約2.7倍的中子星，這也是已知質(zhì)量最大的中子星之一。而伴星的質(zhì)量卻“只有”木星的12倍左右，體積“僅有”木星的60%，比主星小得多。這個雙星系統(tǒng)的繞轉(zhuǎn)周期為93分鐘，比很多商業(yè)電影的片長還短。

不過，主星每秒自轉(zhuǎn)390圈，強烈的輻射將伴星表面加熱到12000攝氏度，達到太陽表面溫度的2倍，使得伴星表面被高溫蒸發(fā)的物質(zhì)又快速被吸積到脈沖星上。

迄今為止，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了24組黑寡婦脈沖星，大都要歸功于X射線或伽馬射線空間望遠鏡。2022年5月，美國麻省理工學院天文學家發(fā)現(xiàn)了距離我們3000光年的黑寡婦脈沖星系統(tǒng)，主星與伴星的繞轉(zhuǎn)周期僅有62分鐘。令人詫異的是，在這個雙星系統(tǒng)中似乎還存在第三個天體，因為伴星竟然有可見光輻射，這在毫秒脈沖星的探測史上是獨一無二的。

天文學家認為，另一顆伴星與這個雙星系統(tǒng)的距離大約是日地距離的600倍，公轉(zhuǎn)周期長達1萬年。經(jīng)過模擬推算，這顆天體很可能是在某次近距離接觸中被脈沖星的引力“俘獲”。

當然，要解開這個恒星系統(tǒng)的秘密，還需要更多觀測和研究，也需要更先進的望遠鏡支持。