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“星海捞针” 开创寻找天体货币方法 郭守敬望远镜发现一颗宁静态中子星

◎本报记者 陆成宽

什么是(shi)中子星?它(ta)们(men)在宇宙中以怎样的(de)方式存在?如何发现中子星?这些科学谜团正在被天文学家慢慢揭开。

基于国家重大科技(keji)基础设(she)施郭守敬望远镜(LAMOST)的(de)时域巡天数据,我(wo)国天文学家发现了一颗距离地球大约1037光年、处于双星系统中的(de)宁静态中子星。这颗中子星的(de)质量约为太阳的(de)1.2倍,其伴星是(shi)一颗类似太阳但比太阳更红更暗的(de)恒星。相关研究成果9月23日在线发表于《自然·天文》杂志。

找到它(ta)们(men)如同“大海捞针”

“这是(shi)继2019年认证一颗宁静状态的(de)恒星级黑洞后,LAMOST黑洞猎手团队(tuandui)(dui)在探寻致密天体领域取得的(de)又一项重要成果。”论文通讯作者、中科院国家天文台研究员刘继峰强调。

所谓中子星,是(shi)指8—25倍太阳质量的(de)大质量恒星演化到生命末期,发生剧烈的(de)超新星爆炸后,在中心形成的(de)密度极高天体。它(ta)与白矮星、黑洞一起成为不同质量恒星的(de)生命终章。

1967年,天文学家发现了第一颗脉冲星,经过几位天文学家一年的(de)努力,最终证实这就是(shi)一颗正在快速自转的(de)中子星。这一发现使中子星从一个理论猜想变成了一个可被实际观测的(de)真实天体。

从此以后,天文学家开始利用各种不同的(de)方法来搜寻发现中子星。

他(ta)们(men)通过高速旋转的(de)中子星产生的(de)脉冲信号,来捕获中子星;或通过双星系统中致密天体吸积伴星的(de)气体物质形成吸积盘,发出明亮的(de)X射线,来找到中子星;还可以通过双中子星并合发出的(de)引力波,来发现中子星。

然而,与宁静态黑洞一样,那些既探测不到脉冲信号又没有发出X射线的(de)宁静态中子星,也是(shi)宇宙中难以发现的(de)、深藏不露的(de)神秘天体。在浩瀚的(de)宇宙中搜寻这些宁静态的(de)中子星或者黑洞,绝对(dui)是(shi)“大海捞针”。

“如何找到合适的(de)方法发现这些宁静的(de)中子星或黑洞,是(shi)天文学家研究致密天体家族及其物理性质的(de)关键。”论文通讯作者、厦门大学顾为民教授说,而LAMOST是(shi)在漫天星海中“大海捞针”的(de)利器,利用其大规模巡天优势(youshi)和速度监测方法,有望发现一批深藏不露的(de)黑洞和中子星。

打破搜寻致密天体的(de)观测限制

在利用LAMOST时域巡天数据开展黑洞和中子星等致密天体搜寻计划时,研究人(ren)员发现了一个光谱不同于单星的(de)特殊双星系统。

“该双星系统由一颗0.6倍太阳质量的(de)红矮星和一颗未被望远镜探测到的(de)不可见天体组成,这个不可见天体极可能是(shi)一个致密星。”论文第一作者伊团博士介绍。

接着,研究团队(tuandui)(dui)又利用美国帕洛玛天文台的(de)5米海尔望远镜进行后随观测,并结合美国凌日系外行星巡天卫星(TESS)的(de)高精度测光观测进行了进一步的(de)分析和测定,从而确认该双星系统的(de)致密天体是(shi)一颗质量约为太阳1.2倍的(de)中子星。

借助欧洲航天局的(de)盖亚望远镜(Gaia)数据进行测距后,研究人(ren)员发现这个双星系统距离地球非常近,和地球相距大约1037光年。

研究人(ren)员还发现,这颗身穿红色外衣的(de)红矮星作为伴星每过6.6个小时就会和她(ta)的(de)“王子”——中子星“共舞”一周,循环往复,从不间断。由于中子星的(de)强大潮汐力作用,作为其伴星的(de)红矮星被“瘦身”成了水滴状,像一颗闪耀的(de)“红宝石”默契地围绕中子星身边。

更重要的(de)是(shi),该双星系统的(de)中子星并没有在吸积红矮星上的(de)物质,周围也没有吸积盘的(de)存在,因此无法探测到明亮的(de)X射线。研究团队(tuandui)(dui)利用“中国天眼”(FAST)对(dui)其进行了一个小时的(de)射电观测,同样也没有观测到这颗中子星的(de)脉冲信号。也就是(shi)说,这是(shi)一颗宁静态中子星。

“值得一提的(de)是(shi),LAMOST领先世界的(de)光谱获取率和大规模巡天的(de)绝对(dui)优势(youshi)使得天文学家可以利用视(shi)向速度监测方法来发现宁静的(de)黑洞、中子星等致密天体,打破了依赖于探测脉冲信号、X射线等来搜寻致密天体的(de)观测限制。”刘继峰说,这种方法为发现处于双星系统中的(de)宁静态致密天体开创了新途径。 【编辑:陈文韬】

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中子星,双星系统,吸积盘,太阳质量,郭守敬

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