北京時間2023年6月21日，國際學術期刊《自然》在線發表了中國科學院國家天文臺科研團隊的一項重要成果。這項成果利用中國天眼FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）發現了一個名為PSR J1953+1844（M71E）的雙星系統，其軌道周期僅為53分鐘，刷新了已知脈沖星雙星系統軌道周期的最短記錄。這一發現填補了蜘蛛類脈沖星系統演化模型中的一個缺失環節，對脈沖星的研究具有重要意義。

脈沖星是由恒星演化和超新星爆發產生的天體，以其周期性的脈沖信號而聞名。其中，被稱為"毫秒脈沖星"的短周期脈沖星，其周期在1.4毫秒到23秒之間，可以與地球上最精準的原子鐘相媲美。天文學家一直在努力尋找和研究脈沖星雙星系統，這些系統由脈沖星和其他恒星組成，彼此繞轉。

根據天體物理學模型，當兩顆星距離非常接近時，脈沖星會吞噬其伴星的物質，并且自身旋轉速度會越來越快。隨著雙星系統的演化，伴星的質量逐漸減小，脈沖星無法繼續吞噬物質并將伴星推離，這時兩顆星的相互旋轉速度也會變慢。天文學家將這類系統比作自然界中雌蜘蛛吃掉雄蜘蛛以供養自身的行為，因此將這類天體統稱為蜘蛛類脈沖星。

在過去的觀測中，已經發現了一些脈沖星雙星系統，并研究了它們的演化。但是，蜘蛛類脈沖星從"紅背"狀態向"黑寡婦"狀態的演化過程尚未完全得到證實。這是因為在中間演化階段，脈沖星的軌道周期非常短，兩顆星的距離非常接近，對觀測提出了巨大的挑戰。

然而，借助中國天眼FAST的超高靈敏度和強大的探測能力，研究團隊取得了重要突破。他們利用FAST探測到了PSR J1953+1844（M71E）雙星系統，并經過長期觀測，確定了該系統兩顆星繞轉一周的時間僅為53分鐘，這是迄今為止已知的繞轉速度最快的蜘蛛類脈沖星雙星系統。這一發現被確定為處于蜘蛛類脈沖星從"紅背"到"黑寡婦"演化過程的中間狀態，填補了蜘蛛類脈沖星演化理論的一塊缺失環節。同時，該雙星系統的軌道面幾乎正對地球，這在天文學中是非常罕見的，我們對進一步的研究有著更多期待。

中科院上海天文臺臺長、研究員沈志強表示，這次在球狀星團M71中發現的PSR J1953+1844（M71E）脈沖星具有極其罕見的特點，其自轉周期僅為4.44毫秒。“這是脈沖星搜尋與物理研究方面的一個突破，直接證實了蜘蛛類脈沖星理論中演化中間態脈沖雙星的存在。同時，這也再次展示了FAST超高靈敏度的優勢，揭示了它在產生重大科學突破方面的潛力。”

《自然》期刊的審稿人評價該成果為發現了一個非常有趣的脈沖星雙星系統，同時這一發現使脈沖星雙星系統的軌道周期最短記錄縮短了約30%，預示著蜘蛛類脈沖星演化中存在著新的未知過程。

這項研究得到了中國科學院“穩定支持基礎研究領域青年團隊”計劃的支持，同時還得到了國家自然科學基金杰出青年基金、面上項目、聯合基金，以及國家重點研發計劃和中國科學院青年創新促進會的資助。

這項成果的取得不僅在脈沖星研究領域具有重要意義，同時也進一步展示了中國天眼FAST在天文學研究中的強大能力。相信隨著科學技術的不斷進步，我們將能夠更加深入地理解宇宙中這些神秘而精彩的天體現象。