中國天眼最新發(fā)現(xiàn) “黑寡婦”正在吞食伙伴 宇宙這么弱肉強(qiáng)食

中國天眼探測(cè)到一顆獨(dú)特的脈沖星雙星系統(tǒng)，該系統(tǒng)被命名為PSR J1953+1844（簡稱M71E），其軌道周期僅為53分鐘，創(chuàng)下了脈沖星雙星系統(tǒng)軌道周期最短的記錄。這一發(fā)現(xiàn)具有重大意義，因?yàn)樗�提供了關(guān)于脈沖星雙星系統(tǒng)演化的新線索，特別是“黑寡婦”系統(tǒng)的形成原因。

一、脈沖星

脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星，通常以成對(duì)形式存在，定期發(fā)射輻射脈沖。然而，M71E這對(duì)脈沖星系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于其周圍存在大量高能物質(zhì)。天文學(xué)家推測(cè)，這些物質(zhì)來自較小的伴星，曾經(jīng)這顆伴星可能比現(xiàn)在大得多。然而，由于中心的脈沖星釋放極高能輻射和粒子流，伴星逐漸被撕裂成碎片，并被推入太空或吸入脈沖星中。這種現(xiàn)象就像雌性黑寡婦蜘蛛交配后吞噬雄性一樣，因此這些系統(tǒng)被稱為“黑寡婦”脈沖星，第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的是PSR B1957+20。

二、天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了多種類型的脈沖星系統(tǒng)

包括“黑寡婦”和“紅背”系統(tǒng)。在“黑寡婦”系統(tǒng)中，伴星質(zhì)量已經(jīng)減小到極小的程度，通常不到太陽質(zhì)量的十分之一。而在“紅背”系統(tǒng)中，伴星相對(duì)較大，通常達(dá)到半個(gè)太陽質(zhì)量。然后，如果伴星質(zhì)量更大，可以承受脈沖星的輻射和粒子流，系統(tǒng)被稱為“獵人”而非“蜘蛛”。

盡管天文學(xué)家已經(jīng)識(shí)別了許多“蜘蛛”系統(tǒng)，但他們一直難以解釋這些系統(tǒng)是如何形成的，因此需要找到演化過程中的中間狀態(tài)。然而，這些系統(tǒng)演化過程中，由于軌道周期非常短，兩顆星距離非常接近，難以觀測(cè)，因此中間狀態(tài)一直未被發(fā)現(xiàn)，這導(dǎo)致了關(guān)于“蜘蛛”系統(tǒng)形成原因的疑問。

今年4月，國際科研團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)正在演化成“蜘蛛”系統(tǒng)的脈沖星系統(tǒng)，為我們提供了關(guān)于這一過程的首次見解。而中國天眼的發(fā)現(xiàn)，PSR J1953+1844（M71E）的脈沖星雙星系統(tǒng)，剛好處于從“紅背”向“黑寡婦”演化的過程中，填補(bǔ)了此前缺失的環(huán)節(jié)。這一重大發(fā)現(xiàn)于21號(hào)發(fā)表在《自然》雜志上。

三、除了“蜘蛛”系統(tǒng)外，還存在多種吞噬方式

1、第一種通過引力撕裂對(duì)手的方式，比如超大質(zhì)量黑洞會(huì)撕裂靠近的天體。一部分物質(zhì)將被黑洞吞噬，而其他部分則被拋射出去，可能甚至離開整個(gè)星系。這種撕裂現(xiàn)象不僅發(fā)生在黑洞周圍，還包括像木星這樣的天體。

2、第二種方式是碰撞吞并，就像地球和月球的形成一樣。在宇宙形成的早期階段，恒星系統(tǒng)和行星都可能通過碰撞吞噬其他物質(zhì)來增長。

3、第三種方式是膨脹吞并，例如太陽在演化的最后階段將吞并地球。隨著時(shí)間的推移，太陽的核心將變小，核心內(nèi)部的氫燃料耗盡，太陽會(huì)膨脹成紅巨星，最終吞并地球。這一過程是恒星生命周期中的一部分，通常是恒星演化中最劇烈的時(shí)期。