什么是中子星,？它們在宇宙中以怎樣的方式存在,？如何發(fā)現(xiàn)中子星？這些科學謎團正在被天文學家慢慢揭開,。

基于國家重大科技基礎(chǔ)設施郭守敬望遠鏡(LAMOST)的時域巡天數(shù)據(jù),，我國天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆距離地球大約1037光年、處于雙星系統(tǒng)中的寧靜態(tài)中子星,。這顆中子星的質(zhì)量約為太陽的1.2倍,，其伴星是一顆類似太陽但比太陽更紅更暗的恒星,。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年認證一顆寧靜狀態(tài)的恒星級黑洞后,，LAMOST黑洞獵手團隊在探尋致密天體領(lǐng)域取得的又一項重要成果,。”論文通訊作者,、中科院國家天文臺研究員劉繼峰強調(diào),。

所謂中子星,，是指8—25倍太陽質(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,，天文學家發(fā)現(xiàn)了第一顆脈沖星，經(jīng)過幾位天文學家一年的努力,，最終證實這就是一顆正在快速自轉(zhuǎn)的中子星。這一發(fā)現(xiàn)使中子星從一個理論猜想變成了一個可被實際觀測的真實天體,。

從此以后，天文學家開始利用各種不同的方法來搜尋發(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,，來捕獲中子星；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，來找到中子星,；還可以通過雙中子星并合發(fā)出的引力波,，來發(fā)現(xiàn)中子星,。

然而，與寧靜態(tài)黑洞一樣，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,，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靜態(tài)的中子星或者黑洞,，絕對是“大海撈針”。

“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嵶髡摺B門大學顧為民教授說,，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)勢和速度監(jiān)測方法,，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限制

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，研究人員發(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鏡探測到的不可見天體組成，這個不可見天體極可能是一個致密星,?！闭撐牡谝蛔髡咭翀F博士介紹。

接著，研究團隊又利用美國帕洛瑪天文臺的5米海爾望遠鏡進行后隨觀測，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的分析和測定,，從而確認該雙星系統(tǒng)的致密天體是一顆質(zhì)量約為太陽1.2倍的中子星。

借助歐洲航天局的蓋亞望遠鏡(Gaia)數(shù)據(jù)進行測距后,，研究人員發(fā)現(xiàn)這個雙星系統(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個小時就會和她的“王子”——中子星“共舞”一周，循環(huán)往復,，從不間斷,。由于中子星的強大潮汐力作用，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,，因此無法探測到明亮的X射線。研究團隊利用“中國天眼”(FAST)對其進行了一個小時的射電觀測,，同樣也沒有觀測到這顆中子星的脈沖信號。也就是說,，這是一顆寧靜態(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)模巡天的絕對優(yōu)勢使得天文學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,?！眲⒗^峰說,，這種方法為發(fā)現(xiàn)處于雙星系統(tǒng)中的寧靜態(tài)致密天體開創(chuàng)了新途徑。