什么是中子星？它們?cè)谟钪嬷幸栽鯓拥姆绞酱嬖?？如何發(fā)現(xiàn)中子星,？這些科學(xué)謎團(tuán)正在被天文學(xué)家慢慢揭開。

基于國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)的時(shí)域巡天數(shù)據(jù),，我國(guó)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆距離地球大約1037光年,、處于雙星系統(tǒng)中的寧?kù)o態(tài)中子星。這顆中子星的質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.2倍,，其伴星是一顆類似太陽(yáng)但比太陽(yáng)更紅更暗的恒星,。相關(guān)研究成果9月23日在線發(fā)表于《自然·天文》雜志。

找到它們?nèi)缤?/span>“大海撈針”

“這是繼2019年認(rèn)證一顆寧?kù)o狀態(tài)的恒星級(jí)黑洞后,，LAMOST黑洞獵手團(tuán)隊(duì)在探尋致密天體領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)重要成果,。”論文通訊作者,、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉繼峰強(qiáng)調(diào),。

所謂中子星，是指8—25倍太陽(yáng)質(zhì)量的大質(zhì)量恒星演化到生命末期,，發(fā)生劇烈的超新星爆炸后,，在中心形成的密度極高天體。它與白矮星,、黑洞一起成為不同質(zhì)量恒星的生命終章,。

1967年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一顆脈沖星,，經(jīng)過幾位天文學(xué)家一年的努力,，最終證實(shí)這就是一顆正在快速自轉(zhuǎn)的中子星。這一發(fā)現(xiàn)使中子星從一個(gè)理論猜想變成了一個(gè)可被實(shí)際觀測(cè)的真實(shí)天體,。

從此以后,，天文學(xué)家開始利用各種不同的方法來(lái)搜尋發(fā)現(xiàn)中子星。

他們通過高速旋轉(zhuǎn)的中子星產(chǎn)生的脈沖信號(hào),，來(lái)捕獲中子星,；或通過雙星系統(tǒng)中致密天體吸積伴星的氣體物質(zhì)形成吸積盤,，發(fā)出明亮的X射線，來(lái)找到中子星,；還可以通過雙中子星并合發(fā)出的引力波,，來(lái)發(fā)現(xiàn)中子星。

然而,，與寧?kù)o態(tài)黑洞一樣,，那些既探測(cè)不到脈沖信號(hào)又沒有發(fā)出X射線的寧?kù)o態(tài)中子星，也是宇宙中難以發(fā)現(xiàn)的,、深藏不露的神秘天體,。在浩瀚的宇宙中搜尋這些寧?kù)o態(tài)的中子星或者黑洞，絕對(duì)是“大海撈針”,。

“如何找到合適的方法發(fā)現(xiàn)這些寧?kù)o的中子星或黑洞,，是天文學(xué)家研究致密天體家族及其物理性質(zhì)的關(guān)鍵?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、廈門大學(xué)顧為民教授說，而LAMOST是在漫天星海中“大海撈針”的利器,，利用其大規(guī)模巡天優(yōu)勢(shì)和速度監(jiān)測(cè)方法,，有望發(fā)現(xiàn)一批深藏不露的黑洞和中子星。

打破搜尋致密天體的觀測(cè)限制

在利用LAMOST時(shí)域巡天數(shù)據(jù)開展黑洞和中子星等致密天體搜尋計(jì)劃時(shí),，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)光譜不同于單星的特殊雙星系統(tǒng),。

“該雙星系統(tǒng)由一顆0.6倍太陽(yáng)質(zhì)量的紅矮星和一顆未被望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的不可見天體組成，這個(gè)不可見天體極可能是一個(gè)致密星,?！闭撐牡谝蛔髡咭翀F(tuán)博士介紹。

接著,，研究團(tuán)隊(duì)又利用美國(guó)帕洛瑪天文臺(tái)的5米海爾望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后隨觀測(cè),，并結(jié)合美國(guó)凌日系外行星巡天衛(wèi)星(TESS)的高精度測(cè)光觀測(cè)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和測(cè)定，從而確認(rèn)該雙星系統(tǒng)的致密天體是一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)1.2倍的中子星,。

借助歐洲航天局的蓋亞望遠(yuǎn)鏡(Gaia)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)距后，研究人員發(fā)現(xiàn)這個(gè)雙星系統(tǒng)距離地球非常近,，和地球相距大約1037光年,。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，這顆身穿紅色外衣的紅矮星作為伴星每過6.6個(gè)小時(shí)就會(huì)和她的“王子”——中子星“共舞”一周,，循環(huán)往復(fù),，從不間斷。由于中子星的強(qiáng)大潮汐力作用,，作為其伴星的紅矮星被“瘦身”成了水滴狀,，像一顆閃耀的“紅寶石”默契地圍繞中子星身邊,。

更重要的是，該雙星系統(tǒng)的中子星并沒有在吸積紅矮星上的物質(zhì),，周圍也沒有吸積盤的存在,，因此無(wú)法探測(cè)到明亮的X射線。研究團(tuán)隊(duì)利用“中國(guó)天眼”(FAST)對(duì)其進(jìn)行了一個(gè)小時(shí)的射電觀測(cè),，同樣也沒有觀測(cè)到這顆中子星的脈沖信號(hào),。也就是說，這是一顆寧?kù)o態(tài)中子星,。

“值得一提的是,，LAMOST領(lǐng)先世界的光譜獲取率和大規(guī)模巡天的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)使得天文學(xué)家可以利用視向速度監(jiān)測(cè)方法來(lái)發(fā)現(xiàn)寧?kù)o的黑洞、中子星等致密天體,，打破了依賴于探測(cè)脈沖信號(hào),、X射線等來(lái)搜尋致密天體的觀測(cè)限制?！眲⒗^峰說,，這種方法為發(fā)現(xiàn)處于雙星系統(tǒng)中的寧?kù)o態(tài)致密天體開創(chuàng)了新途徑。