球状星团是高密度的恒星集群，其演化年龄一般超过百亿年，是宇宙中最古老的天体之一，这使得球状星团成为天文学家研究恒星演化和星际动力学的理想场所。中国天眼FAST望远镜是世界上最大的单口径射电望远镜，FAST的高灵敏以及创新的建造设计使其可以对球状星团开展世界上最前沿的射电脉冲星观测研究。
M5（NGC 5904） 是已知最古老的球状星团之一（年龄约130亿年），位于巨蛇座（距离地球约24500光年），也是北半球可见较亮球状星团之一。国家天文台中澳天文联合中心博士后张蕾利用FAST在球状星团M5中发现了具有X-ray对应体的黑寡妇（black widow）蜘蛛毫秒脉冲星双星系统 （PSR J1518+0205G 或M5G）。M5G的发现成为该球状星团中第7颗被发现的毫秒脉冲星，其中有6颗位于双星系统中，进一步检验了球状星团M5具有较低双星碰撞率，为深入理解球状星团演化打下了基础。
利用FAST 19波束接收机，论文通讯作者、FAST首席科学家李菂研究员组织了对M5中所有脉冲的后随测时监测，并结合已经故去的Arecibo射电望远镜留下的存档数据，首次对M5中当前已知的全部脉冲星获得了相位相连的测时解，最长基线长度达34年之久。基于从射电测试研究中获得的每颗脉冲精准位置信息，国家天文台领导的国际合作团队开展了光学、X-ray等多波段的研究的，利用Hubble 和Chandra X射线空间望远镜等设备，找到了脉冲M5C, D, E, F在光学波段和M5C, D, E, G在X-ray波段的对应体。
通过团队协作，研究人员不仅在已沉睡三十多年的档案数据里挖掘出了新信息，并跨越了电磁波16个量级的长度，提供了迄今为止对球状星团M5中脉冲星最为全面的了解支撑。研究揭示了球状星团的演化历史及其与银河系的相互作用，表明由于与银河系的潮汐相互作用，M5球状星团经历了显著的质量损失，表现为相对较低的质量、非核心坍缩状态以及至少一条星体潮汐流。该研究表明，宿主星系能够撕裂其中最古老的天体。
相关工作于2023年12月4日由国际学术期刊《天体物理学杂志增刊系列》(ApJS) 在线发表。这项工作的主要合作单位包括云南天文台、紫金山天文台、新疆天文台、国家超算济南中心、齐鲁师范学院、以及欧洲、美国和澳大利亚等多单位合作共同完成。
论文链接: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/acfb03
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