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光明科普■FAST在球状星团中发现一个脉冲双星系统

经过将近两年的观测研究 ， 中国科学院国家天文台研究人员使用“天眼”望远镜FAST ， 在武仙座球状星团中发现了一个脉冲双星系统 ， 并通过脉冲星计时观测证认了这个双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成 。
这是FAST发现的第一个脉冲双星系统 ， 也是FAST首次发布脉冲星计时观测研究结果 。 研究人员同时研究了这个球状星团中的其他5颗脉冲星 。 首次测量出其中3个脉冲双星的轨道椭率 ， 并发现这个球状星团有点特殊 。
我们的天眼究竟看到啥好玩的东西了？让我们一点点来说说 。
球状星团
所谓“星团” ， 就是恒星聚集成的小集体 。 星团可以分为两类：一类是少量的恒星组成比较松散的集体 ， 叫“疏散星团”；
光明科普■FAST在球状星团中发现一个脉冲双星系统
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著名的昴星团是一个典型的疏散星团（图片来源：https://apod.nasa.gov/apod/ap161019.html）
一类是大量恒星聚集在一个球状区域中组成的“球状星团” 。
光明科普■FAST在球状星团中发现一个脉冲双星系统
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本文主角之一 ， 著名的武仙座球状星团（图片来源：https://apod.nasa.gov/apod/ap120614.html）
不要看着图片觉得这些星团很大 ， 实际肉眼观看的话 ， 这些星团在夜空中都显得很小 。 有多小呢？伸长你的手臂 ， 竖起食指 ， 这些星团在夜空中大多比你这一个指甲盖还小 。
【光明科普■FAST在球状星团中发现一个脉冲双星系统】球状星团有两个重要的特点 ， 一个是恒星的密度很大 。 这点我们从上面的图片中也能直观地看出来 。 另一个是球状星团年龄比较大 。 这两个特点 ， 导致了在球状星团中容易产生脉冲星 ， 并且容易产生一些比较好玩的脉冲星 。
球状星团脉冲星
球状星团里面的脉冲星 ， 我们简单地称之为“球状星团脉冲星” 。 天文学家起名字就是这么的朴实无华 。 球状星团里那么多的恒星 ， 发现几颗脉冲星不算啥大事 。 比如在球状星团Terzan5中 ， 科学家就已经发现了38颗脉冲星 。
按照脉冲星的命名规则 ， 脉冲星是根据其在天空中的位置命名的 。 球状星团Terzan5的坐标大概是赤经17时48分 ， 赤纬-24度46分 ， 那它里面的脉冲星就应该叫PSRJ1748-2446 。 但是这球状星团的脉冲星太多了 ， 总得区分一下 。 于是天文学家就约定 ， 这球状星团里面发现的第一颗脉冲星叫PSRJ1748-2446A ， 第二颗叫PSRJ1748-2446B ， 第三颗叫PSRJ1748-2446C……等26个字母用完了 ， 就叫PSRJ1748-2446aa ， PSRJ1748-2446ab ， PSRJ1748-2446ac……
FAST此次发现的是武仙座球状星团（根据著名的梅西耶天体表 ， 通常称其为M13）中第六颗脉冲星 ， 所以它的名字就叫PSRJ1641+3627F ， 或者M13F 。 M13F这颗脉冲星有两个比较特殊的地方：它是一颗毫秒脉冲星；它与一颗白矮星相互绕转 ， 构成一个双星系统 。 而这两个特点 ， 正是很大程度得益于球状星团独特的环境 。
球状星团中的“华尔兹”
目前已知的156157颗球状星团脉冲星中 ， 有超过9590%是毫秒脉冲 ， 有近60%处于双星系统中 。 这个比例远远高于银盘中的脉冲星 。 球状星团能够孕育出如此之多的特殊脉冲星绝非偶然 。 球状星团中恒星密度比银盘上高几个数量级 。 如此致密的恒星环境更有利于恒星产生相互作用 ， 甚至发生碰撞 。 毫秒脉冲星及双星系统的演化 ， 犹如一曲优美的“华尔兹” ， 而球状星团脉冲星则为这曲华尔兹增添了更多华丽的舞步 。
?当舞曲奏响那一刻 ， 双星系统中长得胖的（主星）会先经历超新星爆发 ， 抛出自身一部分物质 。 如果此时它的“舞伴”（伴星）比较瘦弱 ， 就会被快速地踢出 ， 同时双星系统瓦解 。 而胖星星留下部分会塌缩形成快速旋转的中子星 。 如果这颗中子星磁极发出的辐射刚好能扫过地球 ， 那就是脉冲星 。 中子星磁极发出的辐射随自转不停地扫过地球 ， 即为我们观测到的脉冲星 。


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