近日，物理与天文学院副研究员张鹏飞在著名双星系统LS I +61°303的伽马射线辐射中发现，该系统除了以前记录的三个周期外，还存在一个奇怪的新周期。这一发现进一步丰富了天文学家对该系统的了解，相关研究结果已发表在国际天体物理学核心期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

伽马射线双星是一类特殊的双星系统，通常由一个致密天体（如中子星或黑洞）和一颗大质量伴星组成。一般认为，致密天体所释放的高能带电粒子与伴星的星风或物质盘相互作用，产生了主导该系统电磁波辐射的伽马射线光子。目前，天文学家在银河系内只发现了6-7个伽马射线双星系统，LS I +61°303就是其中之一。

LS I +61°303位于银河系内、仙后座（Cassiopeia）方向，距离地球约7000光年。该系统由一个自转周期为0.27秒的中子星（脉冲星）和一颗质量为12.5倍太阳质量的年轻大质量恒星（伴星）组成。脉冲星绕着伴星以偏心率为0.54的椭圆轨道运动（见图1），其轨道周期为26.496天。2002年天文学家在GHz波段的射电数据中发现、该系统还有一个1667天的超轨道周期，这一发现得到了多波段观测数据的证实。随着观测数据的积累，2013年研究人员又在多波段数据中发现了轨道周期附近的第三个周期（26.92天）。2017年有学者提出其超轨道周期起源于伴星周围可能存在得一个非轴对称的恒星盘，该盘以1667天的周期旋转。而26.92天的周期是双星系统的轨道周期与超轨道周期之间的拍频效应（beat frequency）。

图1：LS I +61°303的轨道示意图。其中灰色表示中子星运动轨迹、紫色箭头表示中子星的运动方向、

蓝色线表示大质量伴星的自转轴、绿色箭头表示伴星自转的进动情况。

张鹏飞副研究员通过分析美国国家航空航天局费米伽马射线空间望远镜（Fermi-LAT）对LS I +61°303长达15年的伽马射线观测数据，利用常见的时变分析工具，发现了该系统除了以前记录的三个周期外，还存在一个奇怪的26.301天的新周期，新周期存在的置信度约为7.1σ（见图2）。随后作者检查了涉及已知周期或可能谐波的各种频率组合，发现：该新周期信号并不是任何已知周期的频率组合，而是一个新的、独立的周期信号。作者猜测：LS I +61°303系统中大质量伴星的自转轴存在进动，且进动方向与中子星的轨道运动方向相反（见图1），并推测伴星的进动周期约为3629年。这一发现为研究大质量双星系统的动力学和演化提供了新视角，不仅揭示了这些系统内复杂的运动模式，还可能对天文学家理解恒星自转与轨道运动之间的相互作用机制产生重大影响。

图2：LS I +61°303伽马射线电磁波辐射光变的频谱。其中紫色虚线表示该系统的轨道周期、黄色的点虚线是拍频周期，

绿色实线即是新发现的周期信号。红色和蓝色横线分别表示5σ和7σ置信度线。

该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省科技厅、星空在线手机版（大中国区）联合基金、以及云南“兴滇人才”计划的支持。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad6a16