近日，贵州大学物理学院张立云教授团队联合北京师范大学、中国科学院上海天文台等单位，利用“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，FAST），在球状星团M92（NGC 6341）中发现第二颗毫秒脉冲双星PSR J1717+4308B，简称M92B，并通过长期脉冲星计时，获得了该脉冲星精确的自转参数、天体测量位置及双星轨道参数。相关成果以“From One to Two: A Second Binary Millisecond Pulsar in the Globular Cluster M92 (NGC 6341)”为题，发表在国际天文学期刊《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。该项工作的第一作者为物理学院博士研究生尹德江，通讯作者为张立云教授。
球状星团是由大量古老恒星组成的致密恒星系统，是毫秒脉冲星形成和演化的重要环境。毫秒脉冲星是自转周期仅为毫秒量级的中子星，其周期稳定性很高，可以作为研究双星演化、星团引力场和星团动力学结构的精密探针。球状星团M92位于武仙座方向，距离地球约2.7万光年，该星团中已发现第一颗毫秒脉冲双星M92A。此项工作中，团队基于约6年的FAST计时观测数据，对M92进行了新的脉冲星搜索，并发现了新的毫秒脉冲双星M92B。
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图1：左：球状星团M92（NASA/ESA哈勃空间望远镜图像）；右：毫秒脉冲双星M92B的发现图
M92B的自转周期约为3.51毫秒，色散量约为35.29 pc cm-3。计时结果显示，M92B处于一个双星系统中，轨道周期约为2.3天，轨道偏心率约为 4.8×10-4，最小伴星质量约为0.2倍太阳质量。根据这些轨道参数，其伴星很可能是一颗氦白矮星。M92B的发现也进一步支持了M92中已知脉冲星与宿主星团的关联。M92B与M92A具有相近的色散量，说明两者具有相似的星际传播路径；同时，M92B在投影位置位于星团核心半径以内，并表现出负的自转周期导数。这一负周期导数可由星团引力势造成的视向加速度解释。这些观测结果为M92A和M92B均属于M92星团提供了有力支持。
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图2：M92B的平均脉冲轮廓及计时残差图
M92B是一颗非常暗弱的毫秒脉冲星。研究团队在53次FAST观测中探测到其36次信号。根据辐射计方程估算，其1250 MHz流量密度约为2.37 μJy；对应光度约为0.16 mJy kpc2，属于目前球状星团中已知较暗弱的毫秒脉冲星双星之一。由于星际介质会调制脉冲星信号强度，星际闪烁可能在部分观测中增强M92B的观测流量密度，使其超过FAST的探测阈值并被观测到。M92B的暗弱和间歇可探测特征提示，一些目前脉冲星数量较少的球状星团中，可能仍有部分脉冲星位于现有观测灵敏度以下。这对于认识球状星团毫秒脉冲星的光度分布和真实族群数量具有参考意义。
除发现新脉冲星外，该工作还基于M92A和M92B两颗脉冲星，对M92星团的动力学结构进行了初步约束。脉冲星的自转周期导数会受到星团引力势影响，因此可以用于限制星团内部引力场。该工作采用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛方法（Bayesian Markov Chain Monte Carlo），对M92的中心质量密度、核心半径等核心结构参数进行了估计，所得结果与已有N体动力学模拟一致。该结果表明，即使在脉冲星样本较少的球状星团中，长期脉冲星计时仍然可以为星团动力学研究提供重要观测约束。
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图3：左图为星团引力势模型给出的视向加速度范围及 M92A、M92B 的位置；右图为贝叶斯 MCMC分析得到的星团核心结构参数后验分布
《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）是天体物理领域重要的国际期刊，入选《自然指数》（Nature Index）期刊，2025年公布的期刊影响因子为11.7，为中科院分区一区Top期刊。该项工作得到贵州省自然科学基金、贵州省科技计划项目、贵州省重大科技项目的支持。贵州大学物理学院、省部共建公共大数据国家重点实验室、贵安新区科创产业发展有限公司、贵安超级计算中心和贵州算家计算服务有限公司为该研究提供了算力支持。研究工作使用了FAST观测数据，并在研究过程中得到了中国科学院国家天文台FAST团队的帮助。
文章链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae77e5
图文：尹德江
一审：张立云
二审：祁小四
三审：梁方毅
