記者從中國科學院國家天文台獲悉，基於國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）時域巡天數據，LAMOST黑洞獵手計劃研究團隊發現了一顆距離地球大約1037光年、處於雙星系統中的寧靜態中子星。北京時間9月23日凌晨，國際科學期刊《自然·天文》發布了這項重要發現。
這是繼2019年LAMOST黑洞獵手計劃研究團隊利用視向速度監測方法認證一顆寧靜態恆星級黑洞之後，該團隊藉助LAMOST巡天優勢在狩獵緻密天體領域取得的又一項重要成果，為發現難以探測的寧靜態中子星、黑洞等緻密天體起到了實質性推動作用，有望實現LAMOST黑洞獵手計劃中批量發現黑洞和中子星的科學目標，從而為進一步研究恆星形成演化和中子星、黑洞的物理性質和形成理論奠定了基礎。
該中子星雙星系統的藝術圖，藍色為中子星，紅色的是其伴星紅矮星。喻京川繪製，國家天文台供圖
中子星是大質量恆星演化到生命末期，發生劇烈的超新星爆炸后在中心形成的密度極高的天體。如果把太陽壓縮到直徑為北京五環大小的球體內，約相當於一顆中子星的密度。中子星與白矮星、黑洞一起成為不同質量恆星演化到最後的三種終結產物。
1967年，第一顆脈衝星（也被證實為一顆快速自轉的中子星）被發現，使中子星從一個理論猜想變成了一個可被實際觀測的真實天體。自此之後，天文學家通過搜尋高速旋轉的中子星產生的脈衝信號來捕獲中子星；或通過觀測雙星系統中緻密天體吸積伴星的氣體物質形成吸積盤，發出明亮的X射線來找到中子星；還可以通過探測雙中子星併合發出的引力波發現中子星。
那些既探測不到脈衝信號又沒有發出X射線的寧靜態中子星與寧靜態黑洞一樣，都是宇宙中難以發現的、深藏不露的神秘天體，一直以來是天文學家研究的熱點和難點。如何找到合適的方法發現這些寧靜的中子星或黑洞，是天文學家研究緻密天體家族及其物理性質的關鍵。
研究團隊在利用LAMOST時域巡天數據開展黑洞和中子星等緻密天體搜尋計劃時，發現了一個光譜不同於單星的特殊雙星系統。該雙星系統由一顆0.6倍太陽質量的紅矮星和一顆未被望遠鏡探測到的不可見天體組成，該不可見天體極可能是一個緻密星。接着，研究團隊利用美國帕洛瑪天文台的5米海爾望遠鏡進行后隨觀測，並結合美國凌日系外行星巡天衛星（TESS）的高精度測光觀測進行了進一步分析和測定，認為該雙星系統的緻密天體是一顆約1.2倍太陽質量的中子星。
雙星系統中的可見紅矮星在中子星的引力拉扯下，大約每6.6小時繞行一周。有趣的是，中子星並沒有在吸積其伴星上的物質，因此無法探測到明亮的X射線，是一個當前處於寧靜態的中子星。研究團隊利用我國五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）對其進行了一個小時的射電觀測，同樣也沒有觀測到中子星的脈衝信號，說明該中子星的脈衝信號不存在或者非常微弱，無法被探測到，也可能是脈衝輻射並未指向地球。
另外，通過多波段的觀測數據獲知，該雙星系統中的紅矮星色球層活動比較活躍。由於中子星的強大潮汐力作用，作為其伴星的紅矮星被拉伸變形成為了水滴狀。該系統如同一顆閃耀的“紅寶石”默契地圍繞在安靜的中子星身邊，在一千光年之外的星際空間周而復始地上演着美麗的雙星之舞。
我國自主研製的大規模光譜巡天望遠鏡（LAMOST）攜手美國Palomar天文台的海爾5米望遠鏡（P200）、美國凌日系外行星巡天衛星（TESS）、歐空局的蓋亞天體測量望遠鏡（Gaia）以及我國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），為發現和解析這顆非同一般的寧靜態中子星發揮了非常關鍵的作用。
值得一提的是，LAMOST領先世界的光譜獲取率和大規模巡天的絕對優勢使得天文學家可以利用視向速度監測方法來發現寧靜的黑洞、中子星等緻密天體，打破了依賴於探測脈衝信號、X射線等來搜尋緻密天體的觀測限制。這種方法為發現處於寧靜態雙星系統中的緻密天體開創了新的途徑。
接下來，LAMOST黑洞獵手計劃研究團隊利用該方法有望發現更多中子星、黑洞等緻密天體，以構建具有統計顯著性的緻密天體質量分佈，從而揭開緻密天體研究的系列基本問題謎團。