天文學家發現了一個極為罕見的恒星系統，其形成涉及一種難以捉摸的宇宙現象。

天文學家首次發現了一顆快速旋轉的中子星，它與一顆氦星伴星通過引力相互束縛。這一奇特雙星系統的發現，證實了長期存在于理論中卻鮮少被觀測到的宇宙演化過程 —— 共有包層演化。

雙星系統（即兩顆恒星相互繞行的組合）在宇宙中非常普遍。據估計，宇宙中85%的恒星至少擁有一顆伴星。但新發現的這對雙星與以往任何觀測結果都不同。

在這一系統中，氦星與一顆毫秒脈沖星（一種快速旋轉的中子星，以固定間隔發射輻射束）形成引力束縛。這類中子星通過從鄰近伴星吸積物質，實現驚人的旋轉速度。

2020年5月，由中國科學院國家天文臺射電天文學家韓金林領銜的研究團隊，利用中國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），探測到銀河系深處傳來的微弱信號。

幾個月后，研究人員確認這些信號來自一顆脈沖星。他們隨后對其輻射束進行了長達四年半的追蹤觀測，發現這顆脈沖星并非孤立存在，而是屬于一個雙星系統，每3.6小時繞伴星一周。但在軌道周期的六分之一時間里，脈沖星的輻射會被伴星遮擋，形成“食”現象。

“軌道被遮擋的比例非常高，這很反常，只有體積較大的伴星才能做到這一點。”韓金林對媒體表示。

在典型的雙星系統中，毫秒脈沖星通常與白矮星（類似太陽的恒星耗盡燃料后留下的熾熱致密核心）配對。但韓金林團隊的數據表明，這顆伴星的性質介于致密天體與普通恒星之間。

進一步分析顯示，該伴星質量與太陽相當，但在射電波段外的所有波長均無法探測，說明它并非普通恒星。研究團隊由此推斷，這是一顆外層氫被剝離、僅剩氦核的恒星。相關成果于今日發表于《科學》雜志。

韓金林指出，此類雙星系統“此前從未被發現”，但其形成機制與理論預測的共有包層演化過程高度吻合。

未參與研究的西弗吉尼亞大學物理與天文學教授鄧肯·洛里默解釋稱：“共有包層演化與脈沖星在雙星系統中的常見互動模式有所不同。”通常情況下，中子星的強大引力會從膨脹的伴星表面剝離物質，通過“吸積”過程加速旋轉成為脈沖星。

“但在共有包層演化中，伴星體積過大，其外層物質會直接包裹中子星，”洛里默表示，“這相當于對整個雙星系統施加了制動。”伴星外層（即包層）的摩擦力會使脈沖星與伴星核心螺旋靠近，最終形成高度致密的雙星系統 —— 正如韓金林團隊觀測到的案例。這對雙星的軌道周期僅為3.6小時，表明它們距離極近。

洛里默補充，伴星外層最終會被拋射，這解釋了為何該毫秒脈沖星的氦星伴星呈現剝離狀態。

未參與研究的麥吉爾大學物理教授維多利亞·卡斯皮評價：“研究者提出的演化路徑并不令人意外，這是學界多年討論的已知機制。但關鍵在于，若觀測1000顆毫秒脈沖星，其中有多少屬于此類？概率可能是千分之一 —— 而他們恰好發現了它?！?/p>

韓金林團隊認為銀河系內可能存在十余個類似系統，但其稀有性仍屬極端。洛里默稱，此次發現是“重大突破”：“發現的毫秒脈沖星越多，我們越有機會捕捉罕見的演化結果。這一系統正是絕佳例證?！?/p>

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