近日，中国“天眼”FAST发布重要成果：发现了一个轨道周期仅为53分钟的脉冲双星系统，打破了脉冲双星轨道周期最短的记录，填补了蜘蛛状脉冲星系统演化模型中缺失的一环，在一定程度上完成了“黑寡妇”脉冲星源于“红背”脉冲星的观测之谜。
什么是脉冲星？
脉冲星双星系统怎么样？
什么是蜘蛛脉冲星？
那么黑寡妇和红背蜘蛛怎么样？
脉冲星：宇宙中的灯塔和灯塔。
脉冲星因发射周期稳定的脉冲信号而得名。这种脉冲信号非常稳定，以至于 1967 年，24 岁的研究生 Bell 发现脉冲星时，她的导师 和他的同事们的第一反应是：这是来自外星人的信号。他们甚至给外星人起了个名字，叫“小绿人”！
后来，随着对这些脉冲信号的深入了解，天体物理学家认为它们来自一些磁场强大、自转速度很快的中子星。根据现有的天体物理理论，超新星爆炸后大质量恒星留下的残骸，由于角动量守恒，往往具有极高的自转速度。当这些快速旋转的中子星产生的辐射束穿过茫茫星海，扫过地球时，我们就会接收到脉冲信号。
脉冲星的脉冲信号非常稳定，堪比实验室中最精确的计时装置“原子钟”，因此我们可以将脉冲星作为宇宙中的灯塔和信标。因此，我们渴望发现和研究尽可能多的脉冲星。而这正是FAST最擅长的。作为全球最大、“实测孔径”最大的球面射电望远镜，它拥有无与伦比的脉冲星搜索能力。自投入使用以来，FAST已发现740多颗脉冲星，极大地促进了我们对脉冲星的认识。
脉冲星双星系统、蜘蛛脉冲星
脉冲星可以是单颗恒星，也可以围绕另一颗恒星旋转形成双星系统。在双星系统中，两颗恒星彼此非常接近，较大的恒星在引力的作用下会不断从另一颗恒星那里夺取物质。这类似于雌蜘蛛吞食雄蜘蛛来获取食物的行为，因此天文学家将此类脉冲星称为蜘蛛脉冲星。
红背蜘蛛和黑寡妇
蜘蛛脉冲星又分为两类：“红背”和“黑寡妇”，这是两种蜘蛛的名称。在“红背”状态脉冲星系统中，伴星质量约为太阳质量的0.1至0.4倍，轨道周期约为一天。而“黑寡妇”状态脉冲星系统中伴星质量则小得多，远小于0.1倍太阳质量，轨道周期也更短。
现有的天体物理理论推测“黑寡妇”脉冲星系统是由“红背”系统演化而来的。但此前这只是猜测，因为并没有观测到“红背”过渡到“黑寡妇”的中间状态。为什么呢？因为中间状态的系统自转周期太短，两颗恒星之间的距离又太近，观测起来非常困难。
现在我们已经了解了脉冲星、脉冲星双星系统、红背蜘蛛和黑寡妇蜘蛛，我们就可以理解一开始这则新闻的意义了。
通过中国“天眼”对脉冲星双星系统PSR J1953+1844（M71E）的长期观测，科学家认为该系统正处于“红背”系统向“黑寡妇”系统演化的中间状态，这一发现填补了相关领域的观测空白，有力证实了蜘蛛脉冲星演化理论。
从更广阔的视角看，中国“天眼”独特而强大的观测能力极大地丰富了我们对脉冲星家族的认识，在浩瀚的宇宙中编织了一张脉冲星信标网。这些脉冲星或将组成一个计时阵列，帮助科学家探测宇宙尺度上微小的时间变化。
中国天眼500米口径球面射电望远镜（FAST）
例如，这种能力可用于探测低频引力波，这种引力波可能具有宇宙学起源，携带有关早期宇宙的信息，并为引力理论提供启发。中国科学技术大学天文系蔡一夫教授团队提出，可以利用脉冲星计时阵列观测和测试早期宇宙中由声波共振机制产生的引力波。
因此，这个故事不仅是天文学上的一个重要发现，也是中国科技进步的生动体现。随着中国对基础科学的持续投入，来自中国的观测设备和研究人员将越来越多地为探索人类认知的边界做出重要贡献，未来还有无数的科技成果等待我们发现。
