前所未见的双星系统：一颗恒星在另一颗内部运行

天文学家发现了一个极为罕见的恒星系统，其形成涉及一种难以捉摸的宇宙现象。

天文学家首次发现了一颗快速旋转的中子星，它与一颗氦星伴星通过引力相互束缚。这一奇特双星系统的发现，证实了长期存在于理论中却鲜少被观测到的宇宙演化过程 —— 共有包层演化。

双星系统（即两颗恒星相互绕行的组合）在宇宙中非常普遍。据估计，宇宙中85%的恒星至少拥有一颗伴星。但新发现的这对双星与以往任何观测结果都不同。

在这一系统中，氦星与一颗毫秒脉冲星（一种快速旋转的中子星，以固定间隔发射辐射束）形成引力束缚。这类中子星通过从邻近伴星吸积物质，实现惊人的旋转速度。

2020年5月，由中国科学院国家天文台射电天文学家韩金林领衔的研究团队，利用中国500米口径球面射电望远镜（FAST），探测到银河系深处传来的微弱信号。

几个月后，研究人员确认这些信号来自一颗脉冲星。他们随后对其辐射束进行了长达四年半的追踪观测，发现这颗脉冲星并非孤立存在，而是属于一个双星系统，每3.6小时绕伴星一周。但在轨道周期的六分之一时间里，脉冲星的辐射会被伴星遮挡，形成“食”现象。

“轨道被遮挡的比例非常高，这很反常，只有体积较大的伴星才能做到这一点。”韩金林对媒体表示。

在典型的双星系统中，毫秒脉冲星通常与白矮星（类似太阳的恒星耗尽燃料后留下的炽热致密核心）配对。但韩金林团队的数据表明，这颗伴星的性质介于致密天体与普通恒星之间。

进一步分析显示，该伴星质量与太阳相当，但在射电波段外的所有波长均无法探测，说明它并非普通恒星。研究团队由此推断，这是一颗外层氢被剥离、仅剩氦核的恒星。相关成果于今日发表于《科学》杂志。

韩金林指出，此类双星系统“此前从未被发现”，但其形成机制与理论预测的共有包层演化过程高度吻合。

未参与研究的西弗吉尼亚大学物理与天文学教授邓肯·洛里默解释称：“共有包层演化与脉冲星在双星系统中的常见互动模式有所不同。”通常情况下，中子星的强大引力会从膨胀的伴星表面剥离物质，通过“吸积”过程加速旋转成为脉冲星。

“但在共有包层演化中，伴星体积过大，其外层物质会直接包裹中子星，”洛里默表示，“这相当于对整个双星系统施加了制动。”伴星外层（即包层）的摩擦力会使脉冲星与伴星核心螺旋靠近，最终形成高度致密的双星系统 —— 正如韩金林团队观测到的案例。这对双星的轨道周期仅为3.6小时，表明它们距离极近。

洛里默补充，伴星外层最终会被抛射，这解释了为何该毫秒脉冲星的氦星伴星呈现剥离状态。

未参与研究的麦吉尔大学物理教授维多利亚·卡斯皮评价：“研究者提出的演化路径并不令人意外，这是学界多年讨论的已知机制。但关键在于，若观测1000颗毫秒脉冲星，其中有多少属于此类？概率可能是千分之一 —— 而他们恰好发现了它。”

韩金林团队认为银河系内可能存在十余个类似系统，但其稀有性仍属极端。洛里默称，此次发现是“重大突破”：“发现的毫秒脉冲星越多，我们越有机会捕捉罕见的演化结果。这一系统正是绝佳例证。”

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