外星世界听起来有点可怕？“中国天眼”探测到“黑寡妇”脉冲星新现象

近日，“中国天眼”通过对黑寡妇脉冲星B1957+20的掩食现象进行观测研究，首次探测到了致密双星系统中等离子体的极端湍流现象，为黑寡妇脉冲星的掩食机制提供了新的线索。听起来有点“不明觉厉”？我们不妨从基本概念谈起：什么是黑寡妇脉冲星？

位于贵州的世界最大单口径射电望远镜（俗称天眼）。照片来源：中新社

先说脉冲星，属于中子星范畴，是宇宙中最致密的天体之一，拥有强大的磁场。在自转过程中，当它的磁极指向地球时，我们用射电望远镜能够探测到脉冲式辐射，脉冲星由此得名。40年前，天文学家发现了一颗高速自转的脉冲星。它的自转周期仅有1.5577毫秒，也就是说，每秒能转642圈。这类自转周期在1～10毫秒范围内的脉冲星后来被称为毫秒脉冲星。不过，当时的天文理论完全无法解释毫秒脉冲星的存在，毕竟仅凭脉冲星自身的能量是不可能支持如此快速自转的。

经过多年观测和研究，天文学家认为，毫秒脉冲星一般都是双星系统，由一颗脉冲星和另一颗恒星组成。脉冲星通过不断吸积伴星物质来维持自身高速自转。无独有偶，在北美洲有一种身怀强烈神经毒素的蜘蛛，俗称黑寡妇蜘蛛——在交配后，强壮的雌性蜘蛛往往会吃掉弱小的雄性蜘蛛，作为哺育后代的能量储备。毫秒脉冲星吸积伴星物质的方式与黑寡妇蜘蛛可以说是异曲同工，故也被称为黑寡妇脉冲星。

随着2008年费米伽马射线望远镜成功入轨，更多黑寡妇脉冲星被发现，证实了天文学家关于毫秒脉冲星双星系统的预言。2012年，名为PSR J1311-3430的黑寡妇脉冲星被发现。主星是一颗质量达到太阳约2.7倍的中子星，这也是已知质量最大的中子星之一。而伴星的质量却“只有”木星的12倍左右，体积“仅有”木星的60%，比主星小得多。这个双星系统的绕转周期为93分钟，比很多商业电影的片长还短。

不过，主星每秒自转390圈，强烈的辐射将伴星表面加热到12000摄氏度，达到太阳表面温度的2倍，使得伴星表面被高温蒸发的物质又快速被吸积到脉冲星上。

迄今为止，人类已经发现了24组黑寡妇脉冲星，大都要归功于X射线或伽马射线空间望远镜。2022年5月，美国麻省理工学院天文学家发现了距离我们3000光年的黑寡妇脉冲星系统，主星与伴星的绕转周期仅有62分钟。令人诧异的是，在这个双星系统中似乎还存在第三个天体，因为伴星竟然有可见光辐射，这在毫秒脉冲星的探测史上是独一无二的。

天文学家认为，另一颗伴星与这个双星系统的距离大约是日地距离的600倍，公转周期长达1万年。经过模拟推算，这颗天体很可能是在某次近距离接触中被脉冲星的引力“俘获”。

当然，要解开这个恒星系统的秘密，还需要更多观测和研究，也需要更先进的望远镜支持。