中國天眼有了最新發現，一個軌道週期只有53分鐘的脈衝星雙星系統——被命名爲PSR J1953+1844（M71E），這是目前發現軌道週期最短的脈衝星雙星系統。

這個發現對於“黑寡婦”系統有着跨時代意義，因爲這個雙星系統正在從“紅背”轉變成“黑寡婦”，爲“黑寡婦”系統的形成原因添加了新證據。

這項發現的研究結果於21號發表在《自然》雜誌上，但很多人可能會好奇“紅背”、“黑寡婦”到底啥意思？

吞噬夥伴的脈衝星系統

1988年，天文學家發現了一對奇怪的脈衝星系統——由一顆脈衝星和一個小型軌道伴星組成。

黑寡婦脈衝星從伴星上撕裂物質的藝術想象圖，圖源：NASA

脈衝星就是快速旋轉的中子星（在超新星爆炸中死亡的恆星塌縮的核心），它確實基本都是成對出現的，兩者定期發射輻射脈衝，但是新發現的這對脈衝星系統的奇怪地方就在於其周圍存在大量的高能物質。

天文學家意識到，該系統周圍的物質應該來自那顆較小的伴星，或許在過去那顆伴星要大得多，只是由於中心的脈衝星噴發出極的高能輻射和粒子流，導致伴星被切成碎片，並將它們推入太空和吸入自己。

從本質上講，脈衝星正在活生生地喫掉它的同伴，由於這種行爲很像體型更大的雌性黑寡婦蜘蛛在交配後喫掉體型較小的雄性，所以天文學家將這種脈衝星系統命名爲“黑寡婦”，第一個被發現的這個“黑寡婦”被命名爲PSR B1957+20。

黑寡婦系統

現在，天文學家已經爲“蜘蛛”家族的脈衝星系統添加了好幾種。

從技術上講，“黑寡婦”的伴星質量已經只剩下非常小了，通常不到太陽質量的十分之一，而如果伴星足夠大——達到半個太陽質量的話，那麼這個時候就被稱爲“紅背”（也是一種蜘蛛），不過當伴星的質量再大一點它將有足夠的質量來承受脈衝星的爆發，這個時候就被稱爲“獵人”，而不是蜘蛛了。

隨着時間的推移，天文學家已經識別出數十個這樣的“蜘蛛”系統，但是他們很難解釋這些系統是如何形成的，必須找到其過渡的形態纔行。

由於處於演化中間狀態的脈衝星軌道週期非常短，同時兩顆星距離還很近，很難觀測，所以中間形態一直沒能發現，也就無法證明“蜘蛛”系統的形成原理。

中國天眼，圖源：新華社

今年4月份一個國際團隊剛剛發現了一個正在演化成蜘蛛類系統的脈衝星系統，算是第一次知道脈衝星是如何演化成“蜘蛛”系統的，而中國天眼這次發現的PSR J1953+1844（M71E）的脈衝星雙星系統，正好是“紅背”向“黑寡婦”轉化的系統，這也是一個缺失的環節。

所以，這次發現還是蠻重大的，當然發《自然》的沒幾個水的。

宇宙中的“弱肉強食”

其實，像蜘蛛系統這種一顆星“喫掉”另外一顆星的情況，在宇宙中是很普遍的，還有幾種方式天體或者一個系統會被另外一個天體或系統“喫掉”，而所有這些“喫掉”都是那些質量更大的天體對質量小的天體的吞併。

第一種，通過引力撕裂對手。

這種應該是最常見的一種吞噬，比如我們的銀河系中心就是一顆超大質量的黑洞，距離它很近的一些天體公轉週期非常短，有時候就會被黑洞撕裂。

那些掉入黑洞的天體一部分會成爲黑洞的一部分（大約10%），而剩下的90%會被拋射出去1]。

很多人想不明白，爲什麼掉入黑洞的天體有那麼大一部分會被拋射出去，其實原因很簡單，因爲黑洞是引力強大但尺寸卻相對很小的天體，而掉入其中的天體往往在尺寸上十分巨大的恆星，所以黑洞不可能全部吞噬它。

其實，拋出去的部分有一些甚至會被拋離整個星系，當然更多的是留在星系內，這些會成爲下一個恆星系統的原材料。

像黑洞這樣去撕裂對手的還有很多情景，比如我們的木星，因爲它足夠大，一些天體在靠近它的時候，也可能被它撕裂。

木星的撕裂也和黑洞差不多，其產物有一部分會留在它的軌道上運行，一部分會掉入其中，但是很少會被拋射的。

像太陽如此之大的恆星，撕裂對手的情況自然比木星更加頻繁。

第二種，碰撞吞併對手。

我們的地球、月亮很可能就是一次碰撞的產物，大約在45 億年前——也就是地球形成後的大約 7000 萬年時間，地球和一顆名爲忒伊亞超大天體（可能有現在火星大小）碰撞，最終變成了現在的地球和月球。

其中碰撞的吞併，在恆星系統形成之初是非常普遍的，每個行星都是從非常小的個體開始的，它們主要就是通過碰撞吸收其它天體的材料來成長自己。

現在太陽系已經相對穩定，碰撞似乎已經不怎麼普遍了，但實際上，地球每年都還要接收5萬噸左右的地外物質（隕石等），不過地球也在流失物質——每年大約有10萬噸的氫、氦流失（其中一個原因就是太陽風），這麼算下來地球現在是天天在“減肥”。

除了天體會通過這種方式吞併對手之外，其實更大的恆星系統，以及更大的星系，都會這麼做，但兩個星系或者恆星系統碰撞的時候，較大的星系會吞併另外一個較小的。

第三種膨脹吞併——這是未來地球會被“喫掉”的情況。

地球生命以什麼樣的形式開始和結束是很難得出結論，但有一種結束方式幾乎是肯定的，那就是地球將在大約50-70億年之後會被太陽吞併，不知道事件發生時是否還有生命存在。

你可能好奇太陽怎麼會吞併地球，其實這是恆星演化的一個階段，所有恆星都要經歷。

隨着時間推移，太陽的核心將耗盡氫燃料，而隨着氫聚變速度減慢，其核心會開始收縮。

現在的太陽，其輻射壓力和引力正好平衡狀態，但是當其核心變小時，它會升溫，直到引發另一輪核反應——將氦融合成碳、氮和氧等較重元素。

當氦聚變開始的時候，太陽的輻射壓力會遠遠大於引力，這個時候太陽會就會膨脹紅巨星，而地球軌道可能會被淹沒，所以那時地球會被太陽吞噬。

不過，紅巨星階段通常是恆星生命中最劇烈的時期，所以實際上，太陽都不需要膨脹到地球軌道（它也太一定會膨脹到地球軌道），它都可以輕鬆摧毀地球。

參考資料：

[1].Ethan Siegel.No, Black Holes Don't Suck Everything Into Them.forbes.2019.6.19