中國科學院國家天文台（NAOC）的科學家及其國際合作夥伴利用五百米球面射電望遠鏡（FAST）確定了一個軌道周期為53分鐘的雙脈衝星系統。這個新發現的系統被稱為PSR J1953+1844 或M71E，它彌補了我們以前對蜘蛛脈衝星系統演化階段認識的空白。

M71E（圖中右側的脈衝星雙星）、FAST（圖中底部）和球狀星團M71（背景）的照片。圖片來源：ScienceApe/CAS/NAOC

這些發現最近發表在《自然》雜誌上。

第一顆脈衝星發現於1967 年。到目前為止，已經發現了大約3000 個這樣的迷人天體，它們像天空中的陀螺一樣有規律地快速旋轉。

有些脈衝星位於雙星系統中，與伴星一起運行。如果兩顆恆星靠得很近，脈衝星就會吞食伴星的物質來保持旋轉。開始時，伴星很重。但當脈衝星”吃掉”伴星後，兩顆恆星就會靠得更近，並以越來越快的速度繞著對方旋轉。相反，隨著伴星質量減小，重量變輕，脈衝星就無法繼續”掠奪”，從而將伴星推開。因此，脈衝星的軌道速度減慢了。

這種行為讓人聯想到雌性蜘蛛吃掉雄性蜘蛛，因此天文學家將這兩個階段的天體分別以紅背蜘蛛和黑寡婦蜘蛛命名。它們被統稱為蜘蛛脈衝星。

從紅背蜘蛛到黑寡婦蜘蛛的演化需要很長的時間，最長可達數億年。在此之前，只有處於紅背蜘蛛和黑寡婦狀態的雙脈衝星系統被探測到，中間狀態尚未發現。原因在於，該理論預測的中間狀態脈衝星的軌道周期會非常短，而且兩顆恆星之間的距離非常近，從而給觀測帶來了挑戰。因此，蜘蛛脈衝星系統從紅背星到黑寡婦星的演化理論並沒有得到充分證明。

然而現在，世界上最大、最靈敏的射電望遠鏡FAST證實了這種演化路徑的可能性。研究小組利用FAST 的長期觀測發現了一個蜘蛛脈衝星系統，它的軌道持續時間是迄今發現的最短的，只有53 分鐘。根據觀測過程中的各種跡象，研究人員確定該系統處於從紅背到黑寡婦演化路徑上的中間狀態，從而填補了蜘蛛脈衝星演化理論中缺失的一環。

“雙星的軌道幾乎是面對面的，這樣的系統極為罕見。FAST利用其極高的探測能力，在浩瀚的星海中發現了它。這填補了蜘蛛脈衝星系統演化過程中的空白，體現了[FAST ]前所未有的靈敏度。”

《自然》雜誌的審稿人認為這是一個”非常有趣的脈衝星雙星系統”。這一發現將脈衝星雙星系統最短軌道周期的記錄縮短了約30%，表明蜘蛛脈衝星演化過程中出現了一個未知的新過程”。

這項工作是與貴州大學、雲南天文台、上海天文台、國家授時中心、北京大學、中國科學院大學、德國馬克斯-普朗克研究所和拉斯維加斯內華達大學合作完成的。