中國科學家發現，超緻密的脈衝星繞行另一顆恆星運轉
在人類的印象中，恆星通常是孤獨地漂浮在太空中，像太陽那樣緩慢燃燒、安靜老去。但你是否能想象，一顆超緻密的脈衝星竟然藏在另一顆恆星的身體裏運轉？聽起來像是天文小說中的情節，然而，這一幕，最近真的被科學家捕捉到了。
2025年，我國科學家利用全球最大的單口徑射電望遠鏡——中國天眼FAST，發現了一對異常奇特的天體組合，一顆超緻密的脈衝星，正以驚人的速度圍繞另一顆熾熱恆星運行，而令人震驚的是，它的軌道竟然部分穿越在這顆伴星的外層氣體之中。每隔幾個小時，這顆脈衝星就像鑽入伴星體內，在地球上探測到的電波信號也隨之短暫消失。
發表在《科學》雜誌的研究（圖片來源：參考文獻[1]）
這是人類首次親眼見證“超緻密的脈衝星繞行在另一顆恆星之中”的天文奇景。這一現象，不僅刷新了我們對宇宙中恆星關係的理解，更實證了一個長期存在於天體物理模型中的關鍵階段“共同包層演化”。
雙星系統與恆星的“共生演化”
我們熟悉的太陽是“單身”的，但在宇宙中，除了這種“單身”，很多恆星以雙星系統的形式成對運行，這些恆星彼此圍繞一個共同的質心運轉。
兩顆恆星的質量、大小和演化速度往往截然不同爲宇宙帶來了最複雜、最富戲劇性的現象之一——共同包層演化（common envelope evolution）。
所謂共同包層，是指其中一顆恆星在膨脹爲紅巨星或超巨星時，其外層氣體可能會包裹住兩顆星，形成一個共享的氣體外殼。此時，兩顆恆星就如同被封入同一個巨大氣泡之中，在這層氣體中高速運轉。這種狀態極不穩定，持續時間短暫，通常只有幾百到上千年，當然，這在宇宙尺度中，如白駒過隙。
理論模型早已預測過這一階段，但由於過程快速、距離遙遠、光信號微弱，人類從未真正“看到”它的發生。直到這一次，中國FAST望遠鏡探測到一個特殊脈衝星系統的信號消失現象，我們終於有了實證證據，確認恆星之間確實可以“同居”在包層之中運行，這讓天體物理學的一塊拼圖首次得以補全。
FAST望遠鏡捕捉到恆星“體內運行”的脈衝星
這次引發天文學界廣泛關注的發現，來自中國貴州平塘的“五百米口徑球面射電望遠鏡”（FAST），也被稱爲“中國天眼”。憑藉其無與倫比的靈敏度，FAST得以捕捉到銀河系深處一對罕見的雙星系統——PSR J1928+1815。
這是一顆脈衝星與一顆熾熱氦星組成的緊密雙星系統，距離地球約455光年。脈衝星本身是由一顆大質量恆星經歷超新星爆炸後坍縮形成的中子星，其密度極高，自轉速度驚人，同時從磁極方向發射出規則的電磁波束。當地球恰好處於波束掃過的路徑中時，我們便可以接收到規律的“脈衝信號”。
然而，FAST團隊在觀測過程中發現，這顆脈衝星的電波信號每隔約3.5小時就會突然中斷，持續時間大約200秒，隨後再次恢復。這種週期性“消失”現象引發了科學家的極大興趣。經過深入的數據分析和軌道模型擬合，研究團隊提出一個驚人的解釋：這顆脈衝星正在穿越伴星的外層氣體包層！
更具體地說，PSR J1928+1815 的軌道週期僅有53分鐘，是目前已知脈衝星-氦星系統中軌道最短者之一。由於兩顆星極度靠近，脈衝星每運行一圈，就會有一小段時間鑽入伴星擴展出的氫氣包層中，從而導致射電信號被遮擋，地球上的接收設備便收不到它的信號。
這是人類天文觀測史上第一次直接證實“共同包層階段”仍在進行或剛剛結束的恆星系統。這對雙星系統也極爲年輕，估計形成時間不足一千年，相當於宇宙演化過程中的一瞬之間。
破解恆星演化關鍵謎團的“現場照片”
在天文學領域，理論與觀測之間常常存在時間尺度的鴻溝。雖然我們早已提出恆星之間可以形成“共同包層”的演化模型，但因爲這一階段持續時間極短、物理環境極端，始終缺乏直接證據。此次由中國科學家發現的 PSR J1928+1815 系統，正好捕捉到了這一極爲短暫的瞬間，爲天體物理研究提供了一張極其珍貴的“現場照片”。
PSR J1928+1815 周圍的可見光與紅外圖像（圖片來源：參考文獻[1]）
從科學角度來看，這一發現的意義至少體現在三個方面：
1. 首次觀測驗證“共同包層演化”模型
“共同包層”階段過去只存在於模擬和推算中，現在，我們首次通過實測數據確認了這一階段確實存在，並且可以通過脈衝星的週期性信號遮擋來推斷其穿越伴星包層的軌道路徑。這一觀測結果爲我們提供了又一個強有力的候選案例，，完美契合了理論預測。
2. 揭示雙星系統的軌道演化路徑
通過觀測這對恆星，科學家可以反推出雙星如何通過質量交換、角動量損失等機制收縮軌道，最終走向緊密共軌。這不僅豐富了我們對恆星互動方式的理解，也爲解釋諸如X射線雙星、超新星前身系統等複雜天體現象提供了新證據。
3. 爲引力波研究提供演化前景
僅53分鐘的極短軌道週期的脈衝星雙星系統，如不發生干預，最終可能發生合併，產生強烈的引力波。這爲我們理解引力波源的形成路徑提供了前傳級別的信息，有助於在未來引力波探測中反推其起源。
簡言之，PSR J1928+1815 的發現，不僅補全了恆星演化的一環，也爲多信使天文學提供了重要支撐。這不僅是一項技術的勝利，更是科學思維與我國觀測能力的強大結合。
總結
在浩瀚宇宙中，恆星的命運並非孤立無援，而往往在彼此的引力牽引下交織演化。PSR J1928+1815 的發現，是人類首次直觀地看見一顆超緻密的脈衝星穿越在另一顆恆星之中的驚奇場景。這不僅證實了恆星演化中“共同包層”這一關鍵階段的存在，也展示了中國在前沿天文學觀測上的突破性能力。隨着“天眼”繼續凝視深空，未來的宇宙，或將向我們揭示更多前所未見的壯麗與奧祕。
參考文獻：
[1] Yang, Z. L., et al. "A pulsar-helium star compact binary system formed by common envelope evolution." Science 388.6749 (2025): 859-863.
[2] Gaensler, Bryan M., and Patrick O. Slane. "The evolution and structure of pulsar wind nebulae." Annu. Rev. Astron. Astrophys. 44.1 (2006): 17-47.
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