在過去的10年里,科學家們檢測到了一個令人費解的現象:來自銀河系內部的射電脈沖每兩個小時跳動一次,就像宇宙的心跳一樣。持續30到90秒的長無線電爆炸似乎來自北斗七星所在的大熊座的方向。
現在,天文學家們已經將注意力集中在這些不尋常的射電脈沖的驚人起源上:一顆被稱為白矮星的死星,它緊緊圍繞著一顆小而冷的紅矮星運行。紅矮星是宇宙中最常見的恒星類型。
這兩顆恒星統稱為ILTJ1101,它們彼此繞行如此緊密,以至于它們的磁場相互作用,發出所謂的長周期射電瞬變或LPT。以前,長射電暴只能追蹤到中子星,即巨大的恒星爆炸后留下的致密殘余物。
周三發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)雜志上的一項研究中描述了這一發現,該發現表明,一對恒星內恒星的運動也可以產生罕見的LPT。
“我們首次確定了哪些恒星在一類神秘的新型長周期射電瞬變中產生射電脈沖,”該研究的主要作者、澳大利亞悉尼大學博士后學者Iris de Ruiter博士說。
天文學家說,對這個雙星系統如此明亮、長距離射電暴的空前觀測只是一個開始。這一發現可以幫助科學家更好地了解哪些類型的恒星能夠在宇宙中產生和發送無線電脈沖——在這種情況下,可以揭示兩顆纏繞在一起的恒星的歷史和動力學。
為了解開銀河系之謎,de Ruiter設計了一種方法,可以在低頻陣列望遠鏡(LOFAR)的檔案中識別持續幾秒鐘到幾分鐘的射電脈沖,LOFAR是一個遍布歐洲的射電望遠鏡網絡。它是最大的無線電陣列,以地球上可探測到的最低頻率運行。
De Ruiter在阿姆斯特丹大學攻讀博士學位時開發了自己的方法,她從2015年的觀測中發現了一個脈沖。然后,她專注于同一片天空,又發現了六個脈沖。它們似乎都來自一顆暗淡的紅矮星。但de Ruiter認為這顆恒星本身無法產生無線電波。一定是其他東西在煽動它。
這些脈沖與快速射電暴不同,快速射電暴是非常明亮、毫秒長的無線電波閃光。de Ruiter說,幾乎所有的FRB都來自我們的銀河系之外,雖然其中一些會重復發生,但許多似乎是一次性的事件。快速射電暴的亮度也要高得多。
“射電脈沖與FRB非常相似,但它們的長度各不相同,”該研究的合著者、西北大學天體物理學跨學科探索與研究中心的研究助理教授查爾斯·基爾帕特里克(Charles Kilpatrick)在一份聲明中說。
脈沖的能量比FRB低得多,通常持續幾秒鐘,而FRB持續幾毫秒。仍然存在一個主要問題,即長周期射電瞬變和FRB之間是否存在連續的天體,或者它們是否是不同的種群。
De Ruiter和她的同事在亞利桑那州霍普金斯山的MMT天文臺使用6.5米的多鏡望遠鏡,以及位于德克薩斯州戴維斯山脈麥克唐納天文臺的 Hobby-Eberly 望遠鏡上的LRS2儀器對這顆紅矮星進行了后續觀測。
基爾帕特里克說,觀測結果顯示,這顆紅矮星正在快速來回移動,它的運動與射電脈沖之間的兩個小時周期相匹配。來回運動是由于另一顆恒星的引力拉扯著紅矮星。研究人員能夠測量這些運動并計算出伴星的質量,他們確定這顆伴星是一顆白矮星。
該團隊發現,這兩顆距離地球1600光年的恒星在圍繞一個共同的重心運行時一起跳動,每125.5分鐘完成一次軌道。
研究小組認為,豆類背后有兩個可能的原因。要么白矮星有一個很強的磁場,通常會釋放脈沖,要么紅矮星和白矮星的磁場在繞行時相互作用。
該團隊計劃對ILTJ1101進行觀測并研究可能從該系統發出的任何紫外線,這可能會更多地揭示這兩顆恒星過去是如何相互作用的。De Ruiter還希望該團隊能夠在脈沖事件期間通過射電光和X射線觀察該系統,從而揭示磁場之間的相互作用。
“目前,無線電脈沖已經完全消失,但這些脈沖可能會在以后再次打開,”de Ruiter說。該團隊還在梳理LOFAR數據以尋找其他長脈沖。
“我們開始在射電數據中發現一些這樣的LPT,”該研究的合著者、牛津大學物理系射電天文學家 Kaustubh Rajwade 博士在一份聲明中說,“每一項發現都在告訴我們一些關于可以產生我們所看到的無線電發射的極端天體物理天體的新信息。”
德魯伊特說,其他研究小組在過去幾年中發現了10個長射電脈沖發射系統,他們正試圖確定是什么產生了它們,因為這些脈沖都起源于銀河系,“與我們以前所知道的任何東西都不同”。
與脈沖星或快速旋轉的中子星產生的短爆發不同,LPT可以持續幾秒鐘到近一個小時,澳大利亞國際射電天文研究中心科廷大學節點的射電天文學家兼副教授赫利-沃克Natasha Hurley-Walker說。她沒有參與這項新研究。
“回顧過去,瞬態射電源刺激了天體物理學中一些最令人興奮的發現:脈沖星的發現,因此也就是中子星的發現,FRBs的發現釋放了測量星系之間原本不可見物質的能力,現在又發現了LPT,就它們會告訴我們的信息而言,我們只是冰山一角。”赫利-沃克通過電子郵件說。
“令我著迷的是,既然我們知道這些來源的存在,我們實際上是在幾十年前的歷史數據中找到它們——它們隱藏在眾目睽睽之下。用強大的射電望遠鏡掃描天空只會帶來更多令人難以置信的發現。”
她說:“最大的很可能是通過SETI發現技術特征,”赫利-沃克談到可能由智能生命產生的信號時說,這是SETI研究所幾十年來一直在尋找的東西。
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