毫秒脉冲星形成可能存在新路径

本报讯（记者袁一雪）近日，中国科学院新疆天文台研究员王娜、袁建平团队与新疆大学教授吕国梁、清华大学教授李菂合作，揭示了一颗新毫秒脉冲星较之已知毫秒脉冲星呈现出相差至少两个量级的反常物理特性：特征年龄显著更年轻、表面磁场显著增强、自转能损率极高。相关成果发表于《自然-天文学》。

通过对“中国天眼”（FAST）新发现的毫秒脉冲星PSR J0435+3233开展深度观测，研究人员首次探测到毫秒脉冲星异常大的周期变化率，比银河系已知毫秒脉冲星高两个量级。这一特性让该脉冲星在周期-周期变化率图中远高于“加速线”上方，与所有已知毫秒脉冲星形成鲜明对比。

传统理论认为，毫秒脉冲星是普通脉冲星在双星系统中“吞噬”伴星物质，像被不断鞭打的陀螺，形成吸积加速，但加速并非毫无限制，达到“加速线”的毫秒脉冲星自转周期逐步趋于稳定，其精度甚至超越原子钟。事实上，以往所有观测到的毫秒脉冲星确实都位于“加速线”以下，与理论完美吻合。然而，这颗新毫秒脉冲星处于轨道周期约为8天的双星系统中，其伴星是一颗质量大于0.29倍太阳质量的白矮星。它的自转周期为3.2毫秒，却拥有极高的周期变化率，高达4.88×10-17秒/秒，使其远高于“加速线”上方。这意味着，它是一颗异常“年轻”且能量损耗剧烈的特殊毫秒脉冲星。更令人瞩目的是，与已知的近4000颗脉冲星相比，仅有4颗年轻脉冲星的能损率大于PSR J0435+3233，且它们都为单星。这些特征与毫秒脉冲星“年老、磁场微弱、自转稳定”的传统认知形成鲜明对比。

这项研究成果对经典的毫秒脉冲星吸积加速形成理论提出了严格限制。PSR J0435+3233的存在强有力地提示，毫秒脉冲星形成可能并非只有单一的吸积加速路径，而是存在多种未被充分认识的物理机制。研究团队推测，诸如“强磁场中子星超爱丁顿吸积”或“磁化白矮星吸积诱导塌缩”等特殊过程，或许能够解释这类具有高周期变化率、高磁场和高能损率的年轻毫秒脉冲星的诞生。

论文相关信息：

https://doi.org/10.1038/s41550-026-02836-3