光明科普■FAST在球状星团中发现一个脉冲双星系统( 二 ) 经过将近两年的观测研究

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（图片来源：http://www.ligo.org/science/Publication-S6VSR24KnownPulsar/）
?如果伴星的“体重”足以抵御超新星爆发产生的冲击，就会留在之前的双星系统中与脉冲星继续这段华尔兹。这个正常的脉冲星会通过吸积伴星物质使自己自转加速从而变得越来越不正常，最终加速成一颗毫秒脉冲星。如果伴星质量较小，有可能最终演化成为一颗白矮星。这时我们的双星系统就变成像M13F这样的脉冲星—白矮星双星系统。如果伴星质量较大，也有可能发生超新星爆炸而留下一颗中子星。这次超新星爆炸可能导致两种结果：一种是两颗中子星各奔东西；另一种是两颗中子星继续这段华尔兹，成为一个双中子星系统。

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毫秒脉冲星及脉冲星相关双星系统演化示意图（原图来源：http://www.jb.man.ac.uk/distance/frontiers/pulsars/lorimer-review.pdf）
在恒星密集的球状星团中， “单身的”脉冲星更容易找到舞伴。有了舞伴，脉冲星才能通过吸收伴星物质而加速。而对于正在跳双人华尔兹的双星们，球状星团为它们创造了更多交换“舞伴”的机会。这一过程会使原有双星系统瓦解，或迎来一场脉冲星独舞表演，亦或形成新的双星华尔兹甚至多星圆圈舞。
椭圆舞曲
双星跳舞转圈圈的时候，转的是一个椭圆。天文学家们分析，如果双星在绕转过程中受到的其他恒星的干扰，会导致双星绕转的这个椭圆变得更“椭”一些。进一步分析我们可以知道，在银河系一般区域中，恒星密度比较低，这里的双星受到其他恒星干扰的概率比较小，绕转的椭圆就会比较圆；在球状星团中，恒星密度大，这里的双星受到其他恒星干扰的概率就大，绕转的椭圆会因为多次的干扰而变得更椭。不同的球状星团，其恒星密度不尽相同，如果我们前面的分析成立，那么是不是恒星密度大的球状星团，它里面双星绕转的轨道就会更椭；而恒星密度小的球状星团，它里面双星轨道就接近银河系其他地方的双星轨道会不会，比高密度球状星团脉冲星显得更圆呢？
FAST的这个研究，首次测量出M13中4个脉冲双星系统（包括我们刚发现的这个）的轨道椭率，发现确实是跟接近于银河系其他地方的双星轨道椭率。也就是说，证明了天文学家此前的猜想是对的。
未来可期
FAST此次发现，以实实在在的结果证明了FAST不仅有能力寻找到未知的脉冲双星，还能做出比其他望远镜更好的观测，测量出更多别人测量不到的参数。
未来我们还将继续利用FAST做更多的关于球状星团脉冲星的研究。我们最期待的结果之一，就是能在球状星团这一特殊环境中，发现更极端的双星系统，比如目前尚未发现的脉冲星—黑洞双星。如果能发现这样的双星系统，将为我们进一步研究广义相对论和超高密度条件下物态提供帮助。（王琳、喻业钊）
作者简介：王琳，中国科学院国家天文台天体物理专业在读博士研究生，博士课题为球状星团脉冲星；喻业钊，中国科学院国家天文台天文技术与方法专业博士。黔南民族师范学院天文学副教授。主要研究方向为射电脉冲星。
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