9月23日，記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，基于國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）時(shí)域巡天數(shù)據(jù)，LAMOST黑洞獵手計(jì)劃研究團(tuán)隊(duì)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。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然—天文》。

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（繪制：喻京川）

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，它與白矮星、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，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一顆脈沖星，它后續(xù)被證實(shí)為一顆快速自傳的中子星，這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓中子星從一個(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。

論文共同通訊作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉繼峰介紹，一般來(lái)說(shuō)，搜尋中子星有三種方式：通過(guò)搜尋高速旋轉(zhuǎn)的中子星產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來(lái)捕獲中子星；通過(guò)觀測(cè)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；或者通過(guò)探測(cè)雙中子星并合發(fā)出的引力波發(fā)現(xiàn)中子星。

但有一些寧?kù)o態(tài)中子星與寧?kù)o態(tài)黑洞，既探測(cè)不到脈沖信號(hào)又沒(méi)有發(fā)出X射線，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。

研究團(tuán)隊(duì)在利用LAMOST時(shí)域巡天數(shù)據(jù)開(kāi)展黑洞和中子星等致密天體搜尋計(jì)劃時(shí)，通過(guò)視向速度監(jiān)測(cè)方法發(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(jiàn)天體組成，這個(gè)不可見(jiàn)天體極可能是一個(gè)致密星。

接著，研究團(tuán)隊(duì)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，認(rèn)為該雙星系統(tǒng)的致密天體是一顆約1.2倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星。

“雙星系統(tǒng)中的可見(jiàn)紅矮星在中子星的引力拉扯下，大約每6.6小時(shí)繞行一周。有趣的是，中子星并沒(méi)有在吸積其伴星上的物質(zhì)，因此無(wú)法探測(cè)到明亮的X射線，是一個(gè)當(dāng)前處于寧?kù)o態(tài)的中子星?！眲⒗^峰說(shuō)。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用我國(guó)五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）對(duì)這顆中子星進(jìn)行了一個(gè)小時(shí)的射電觀測(cè)，同樣也沒(méi)有觀測(cè)到中子星的脈沖信號(hào)。這說(shuō)明該中子星的脈沖信號(hào)不存在或者非常微弱無(wú)法被探測(cè)到，也可能是脈沖輻射并未指向地球。

另外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多波段的觀測(cè)數(shù)據(jù)獲知，該雙星系統(tǒng)中的紅矮星色球?qū)踊顒?dòng)比較活躍。由于中子星的強(qiáng)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。

此次發(fā)現(xiàn)也是繼2019年利用視向速度監(jiān)測(cè)方法證認(rèn)一顆寧?kù)o態(tài)恒星級(jí)黑洞之后，該團(tuán)隊(duì)借助LAMOST巡天優(yōu)勢(shì)在狩獵致密天體領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)重要成果。

劉繼峰表示， 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，這種方法為發(fā)現(xiàn)處于寧?kù)o態(tài)雙星系統(tǒng)中的致密天體開(kāi)創(chuàng)了新的途徑。

“利用該方法，研究團(tuán)隊(duì)有望發(fā)現(xiàn)更多中子星、黑洞等致密天體，構(gòu)建具有統(tǒng)計(jì)顯著性的致密天體質(zhì)量分布，從而揭開(kāi)致密天體研究的系列基本問(wèn)題謎團(tuán)。”劉繼峰說(shuō)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-022-01766-0