摘要：2025年5月22日，《科学》杂志刊登的一篇论文，我国天文学家利用天眼，首次发现了一个神秘的双星系统——一颗毫秒级脉冲星与一颗脱去了外衣、只剩氦核的伴星正上演一场动人心魄的宇宙恋歌。接下来，我们就来聊聊，什么是毫秒脉冲星，以及这颗与伴星共舞的双星系统到底有何独
2025年5月22日，《科学》杂志刊登的一篇论文，我国天文学家利用天眼，首次发现了一个神秘的双星系统——一颗毫秒级脉冲星与一颗脱去了外衣、只剩氦核的伴星正上演一场动人心魄的宇宙恋歌。接下来，我们就来聊聊，什么是毫秒脉冲星，以及这颗与伴星共舞的双星系统到底有何独特之处。
要理解脉冲星，得先说说它的“前世今生”。当一颗比太阳大八倍甚至更大的恒星走到生命的尽头时，它不会像我们的太阳那样温柔的老去，而是会在最后一刻发生一场剧烈的超新星爆发。爆发后星体内部会塌缩成一个密度极高的“中子星”，中子星不仅密度极高，还拥有强大的磁场。由于星体在塌缩过程中的“角动量守恒”效应，许多中子星的磁极与自转轴并不对齐。这种错位现象使得中子星在自转时，像一个巨大的探照灯不停的旋转。每当其磁极对准地球时，就会释放出一道强烈的射电波，最终被地球上的射电望远镜所捕捉到。这种周期性的“眨眼”现象，科学家们给它起了一个名字——“脉冲星”。脉冲星的发现始于1967年，英国剑桥大学的天文学家乔斯琳·贝尔正在分析射电望远镜数据时，意外地捕捉到了一种神秘的、极其规律的射电波信号。这些信号出现的如此神秘而有序，甚至让她一度怀疑，这是不是外星文明在向地球发送的问候？
因此，这颗最早被发现的脉冲星便被冠以“小绿人一号”的昵称。随着后续更多类似信号的陆续出现，科学家们逐渐验证了这并非外星访客的问候，而是一种极端但自然的天体现象。从那以后，脉冲星迅速成为了天文学研究的重点。然而，脉冲星并非千篇一律，大多数“普通”脉冲星的自转周期往往在几秒、十几秒，甚至、几十秒，例如，目前已知周期最长的脉冲星是75.9秒转一圈，但1982年的一个发现刷新了这一常规：科学家们发现了一种全新的脉冲星——毫秒级脉冲星。这种天体的自转速度快到令人咋舌，一秒钟内竟能旋转数百次，甚至上千次，以中国天眼FAST最新发现的毫秒级脉冲星为例，其自转周期仅为10.55毫秒，相当于一秒钟就能旋转195圈。虽然相较于家族中最快的成员（每秒转716圈）还略逊一筹，但已经远远超越了“普通脉冲星”那种“慢悠悠”的自转速度。那么，这些极端快速自转的中子星，为什么不会因为高速旋转而解体？又是什么让它们如此“动力十足”呢？
其实，答案就藏在它们的“伴侣”身上。绝大多数毫秒级脉冲星，都不是“单身狗”，它们身边都有一颗伴星。随着时间推移，伴星的物质会被中子星强大的引力“吸”走。伴星的外层物质源源不断地落到中子星表面，不仅让中子星变得更重，还送来“角动量”，就像给旋转的陀螺不断加速一样。久而久之，中子星就变成了高速自转的“毫秒级脉冲星”。虽然天文学家早就猜到“双星系统”很重要，但真正“抓现行”却极其困难。原因很简单：这样的“双星系统”，不仅距离遥远、信号微弱，而且它们“共同加速”的时间窗口极短，想要捕捉到这对“宇宙舞伴”，得有极其灵敏、超大视野的“超级望远镜”，还得有足够的耐心和运气。这一次，中国天眼做到了这点。早在2020年，科学家们就在观测数据中发现了一颗自转极快的毫秒级脉冲星。但奇怪的是，它发出的信号时断时续，像是有谁故意在“遮挡”它。
于是，科研团队决定死磕到底：连续4年，日复一日地对准这片区域进行观测。随着更多数据被积累、分析，谜底逐渐浮出水面——脉冲星的规律性信号间隔，其实是因为有一颗“伴星”在它身边环绕，两者不断的互相遮挡、影响，才导致信号时强时弱。这颗被发现的伴星，并不是一颗普通的恒星，而是一颗罕见的氦核伴星。本来，脉冲星和双星系统在天文学界算是老生常谈了。可这一次，天眼的发现让全世界的科学家都“炸锅”了？原因其实很简单——它不只是一次新纪录的刷新，更是一场理论到现实的“跨界验证”。过去几十年，科学家们一直在理论上推测，毫秒级脉冲星的极速自转一定与伴星的物质“输送”有关，且在双星演化中会出现“共同包层”这个神秘阶段。但这一切都只是推测，缺乏直接观测证据。就像历史老师口里反复提到的“化石”，谁也没真的见过一只恐龙在操场上溜达过。而这次，天眼用极高的灵敏度，真实捕捉到一对处于共同包层阶段的双星，直接为天体物理学补上了“缺失的一块拼图”。
在宇宙中，大部分恒星都不是孤独的“独行侠”，而是以双星系统的形式存在。它们之间的引力、物质交换、能量互动，决定了恒星的一生能否变成中子星、黑洞或者白矮星。一直以来，天文学家想要搞清楚这套“宇宙剧本”，但关键的“加速阶段”和“双星包层”到底怎么发生，始终没有直接证据。这次，中国科学家等于用一场“现场直播”，让全世界第一次看清了“双星系统”中最隐秘、最短暂、最关键的那一幕。类似于拍到了人类进化史上“猿变人”的那一瞬间。它不仅验证了理论，还提供了宝贵的观测模板。实际上，这种极端双星系统还为引力波、黑洞等前沿科学研究，提供了独一无二的“实验场”。想想看，这对双星接下来会越来越近，最终发生合并爆发。届时，很可能会释放出强烈的引力波信号。这正是科学家们梦寐以求的“自然实验室”——通过提前监控观测，可以为人类探测和研究引力波提供最珍贵的预警和数据，让我们对宇宙极端天体的诞生、演变和消亡有更直接的“现场直播”视角。同时，这种系统也是研究黑洞“出生”全过程的窗口。以往我们只能通过间接猜测黑洞如何诞生，现在则有机会亲眼见证一颗黑洞的成长和蜕变。这对全球天文学家来说，这无疑是一本宇宙演化“活教科书”。
来源：探索宇宙科普录
