中国“天眼”首次发现脉冲双星系统

中新网3月27日电(记者孙子发)记者27日从中国科学院国家天文台获悉，经过近两年的观察和研究，天文学家通过直径500米的球形射电望远镜(FAST)在火星球状星团(M13)中发现了脉冲星双星系统，俗称中国的“天眼”，并通过脉冲星计时观测证实双星系统由脉冲星和白矮星组成。

这是FAST首次发现脉冲星双星系统，也是FAST首次发布脉冲星计时观测的研究成果。这项重要的天文观测研究是由中国科学院国家天文台博士研究生王林、研究员彭波和曼彻斯特大学的本杰明·斯塔珀斯共同完成的。该研究论文发表在最新一期的《美国天体物理学杂志》(ApJ)上。

中国科学院国家天文台表示，从2017年12月至2019年9月，王林等研究人员使用FAST超宽带接收机观测一次，多波束接收机观测24次，累计时间约31小时。在M13中，在双星系统中发现了一个毫秒脉冲星M13F，星团中的另一个脉冲星M13E被证明是日蚀双星。首次测量了M13中包括M13F在内的四个脉冲双星系统的轨道椭圆度，获得了M13中现有脉冲星的最佳国际计时结果。这是FAST首次对球状星团进行高灵敏度的脉冲星搜索和定时观测。它不仅显示了FAST探测微弱脉冲星的能力，而且填补了球状星团M13中脉冲星性质和分布研究的空白。

研究人员说M13F脉冲星有两个特征:第一，它是一个旋转周期为3毫秒的毫秒脉冲星，也是M13中速度第二快的脉冲星。其次，它位于双星系统中，与质量下限约为太阳质量0.13倍的白矮星一起旋转，形成一个公转周期为1.4天的双星系统。这两个特征很大程度上是由于球状星团的独特环境。在未来，需要FAST继续对M13进行长期定时观测，以揭示低密度球状星团中脉冲星的演化过程。

第一个脉冲双星系统的发现证明了FAST不仅具有发现未知脉冲双星的能力，而且可以比其他望远镜进行更好的观测。未来，研究小组将继续使用FAST对球状星团中的脉冲星进行更多的研究，大多数人期望发现更极端的双星系统，如尚未发现的脉冲星-黑洞双星。

球状星团由大量受重力束缚的恒星组成，其中大部分存在于银晕中。它们被认为是射电脉冲星，尤其是毫秒脉冲星的“生产工厂”。目前，天文学家在大约30个球状星团中发现了157颗脉冲星，其中90%以上是毫秒级脉冲星，近60%位于双星系统中，远高于银盘中的脉冲星。这次FAST发现M13F脉冲星，有望进一步丰富球状星团脉冲星的样品，推动致密天体演化的研究。

2020年1月，FAST成功通过国家检验并投入运行。到目前为止，114颗被称为“宇宙灯塔”的脉冲星已经被发现并获得认证。与此同时，FAST正在启动脉冲星计时阵列、漂移扫描、多科学目标巡天等科学观测项目，并进入科学输出阶段。