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這是繼2019年LAMOST黑洞獵手計劃研究團隊利用視向速度監(jiān)測方法認(rèn)證一顆寧靜態(tài)恒星級黑洞之后，該團隊借助LAMOST巡天優(yōu)勢在狩獵致密天體領(lǐng)域取得的又一項重要成果，為發(fā)現(xiàn)難以探測的寧靜態(tài)中子星、黑洞等致密天體起到了實質(zhì)性推動作用，有望實現(xiàn)LAMOST黑洞獵手計劃中批量發(fā)現(xiàn)黑洞和中子星的科學(xué)目標(biāo)，從而為進一步研究恒星形成演化和中子星、黑洞的物理性質(zhì)和形成理論奠定了基礎(chǔ)。

該中子星雙星系統(tǒng)的藝術(shù)圖，藍(lán)色為中子星，紅色的是其伴星紅矮星。喻京川繪制，國家天文臺供圖

(資料圖)

中子星是大質(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的天體。如果把太陽壓縮到直徑為北京五環(huán)大小的球體內(nèi)，約相當(dāng)于一顆中子星的密度。中子星與白矮星、黑洞一起成為不同質(zhì)量恒星演化到最后的三種終結(jié)產(chǎn)物。

1967年，第一顆脈沖星（也被證實為一顆快速自轉(zhuǎn)的中子星）被發(fā)現(xiàn)，使中子星從一個理論猜想變成了一個可被實際觀測的真實天體。自此之后，天文學(xué)家通過搜尋高速旋轉(zhuǎn)的中子星產(chǎn)生的脈沖信號來捕獲中子星；或通過觀測雙星系統(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射線來找到中子星；還可以通過探測雙中子星并合發(fā)出的引力波發(fā)現(xiàn)中子星。

那些既探測不到脈沖信號又沒有發(fā)出X射線的寧靜態(tài)中子星與寧靜態(tài)黑洞一樣，都是宇宙中難以發(fā)現(xiàn)的、深藏不露的神秘天體，一直以來是天文學(xué)家研究的熱點和難點。如何找到合適的方法發(fā)現(xiàn)這些寧靜的中子星或黑洞，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。

研究團隊在利用LAMOST時域巡天數(shù)據(jù)開展黑洞和中子星等致密天體搜尋計劃時，發(fā)現(xiàn)了一個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倍太陽質(zhì)量的紅矮星和一顆未被望遠(yuǎn)鏡探測到的不可見天體組成，該不可見天體極可能是一個致密星。接著，研究團隊利用美國帕洛瑪天文臺的5米海爾望遠(yuǎn)鏡進行后隨觀測，并結(jié)合美國凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）的高精度測光觀測進行了進一步分析和測定，認(rèn)為該雙星系統(tǒng)的致密天體是一顆約1.2倍太陽質(zhì)量的中子星。

雙星系統(tǒng)中的可見紅矮星在中子星的引力拉扯下，大約每6.6小時繞行一周。有趣的是，中子星并沒有在吸積其伴星上的物質(zhì)，因此無法探測到明亮的X射線，是一個當(dāng)前處于寧靜態(tài)的中子星。研究團隊利用我國五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）對其進行了一個小時的射電觀測，同樣也沒有觀測到中子星的脈沖信號，說明該中子星的脈沖信號不存在或者非常微弱，無法被探測到，也可能是脈沖輻射并未指向地球。

另外，通過多波段的觀測數(shù)據(jù)獲知，該雙星系統(tǒng)中的紅矮星色球?qū)踊顒颖容^活躍。由于中子星的強大潮汐力作用，作為其伴星的紅矮星被拉伸變形成為了水滴狀。該系統(tǒng)如同一顆閃耀的“紅寶石”默契地圍繞在安靜的中子星身邊，在一千光年之外的星際空間周而復(fù)始地上演著美麗的雙星之舞。

我國自主研制的大規(guī)模光譜巡天望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）攜手美國Palomar天文臺的海爾5米望遠(yuǎn)鏡（P200）、美國凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）、歐空局的蓋亞天體測量望遠(yuǎn)鏡（Gaia）以及我國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），為發(fā)現(xiàn)和解析這顆非同一般的寧靜態(tài)中子星發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。

值得一提的是，LAMOST領(lǐng)先世界的光譜獲取率和大規(guī)模巡天的絕對優(yōu)勢使得天文學(xué)家可以利用視向速度監(jiān)測方法來發(fā)現(xiàn)寧靜的黑洞、中子星等致密天體，打破了依賴于探測脈沖信號、X射線等來搜尋致密天體的觀測限制。這種方法為發(fā)現(xiàn)處于寧靜態(tài)雙星系統(tǒng)中的致密天體開創(chuàng)了新的途徑。

接下來，LAMOST黑洞獵手計劃研究團隊利用該方法有望發(fā)現(xiàn)更多中子星、黑洞等致密天體，以構(gòu)建具有統(tǒng)計顯著性的致密天體質(zhì)量分布，從而揭開致密天體研究的系列基本問題謎團。

關(guān)鍵詞：致密天體雙星系統(tǒng) 天文學(xué)家