ASC科研探索：极端“黑寡妇”脉冲星仅在 3,000 光年外被发现

在我们的银河系中潜伏着一些奇怪的物体，天文学家刚刚在大约 3,000 到 4,000 光年外发现了一个极端的新候选物体。

在调查了来自该系统的神秘闪光后，研究人员发现了他们怀疑的一颗难以捉摸的“黑寡妇”恒星——一颗快速旋转的脉冲星，它通过缓慢吞噬其较小的伴星而保持活力。

黑寡妇脉冲星充其量是罕见的——我们只知道银河系中的十几个或更多。但这似乎是我们所发现的现象中最极端、可以说是最奇怪的例子之一。

这个名为 ZTF J1406+1222 的双星系统拥有迄今为止最短的轨道周期，“黑寡妇”和它的猎物每 62 分钟相互环绕一次。

更奇怪的是，该系统似乎拥有第三颗遥远的恒星，它大约需要 12,000 年才能绕另外两颗运行。

麻省理工学院的首席研究员兼物理学家凯文·伯奇说： “就黑寡妇而言，这个系统确实是独一无二的，因为我们发现它有可见光，而且因为它的伴星很广，而且它来自银河系中心。” 物理。

当大质量超巨星的核心坍缩成中子星时，脉冲星就会出现。当这些中子星被高度磁化并快速旋转时，它们就变成了我们所说的脉冲星。

就像宇宙中的超亮灯塔一样，脉冲星以极快的速度旋转，并以每秒超过一秒的间隔向我们发射 X 射线和伽马射线，直到可以以毫秒为单位计算的周期。通常，脉冲星旋转得很快，而且很年轻，因为它们会爆发出多少能量。

但是，如果一颗经过的恒星足够近，脉冲星可以像巨大的寄生虫一样缓慢地从中吸取物质，吸取足够的能量继续旋转并以另一颗恒星为食，直到它吞噬它。

“这些系统被称为黑寡妇，因为脉冲星如何消耗回收它的东西，就像蜘蛛吃掉它的配偶一样，” 伯奇说。

过去，天文学家已经通过伽马射线或 X 射线（脉冲星本身发出的高频辐射）警告这些黑寡妇系统。

但是该团队使用了一种新技术来寻找 ZTF J1406+1222：他们寻找从被吃掉的恒星发出的可见光。

事实证明，与黑寡妇锁定的伴星的“白天”一侧比“夜晚”一侧的温度要高很多倍，这种亮度的极端变化是可以检测到的。

为了验证这个想法，研究人员使用了来自加利福尼亚天文台 Zwicky Transient Facility 的数据，并且能够找到我们已经知道的黑寡妇系统，从而验证该技术是否有效。

然后他们开始寻找新的黑寡妇，并遇到了 ZTF J1406+1222，伴星的亮度每 62 分钟变化 13 倍。

这是第一次以这种方式发现黑寡妇脉冲星，这也是这一发现如此令人兴奋的部分原因。

当然，另一部分是他们偶然发现的神秘系统。

黑寡妇脉冲星及其猎物不仅被锁定在迄今为止所见的最紧密的自相残杀的螺旋中，而且当团队使用斯隆数字巡天通过对恒星的测量回头看时，他们看到该系统正被一个罕见的低-金属量冷亚矮星，它似乎每 12,000 年才绕双星运行。

这颗遥远的第三颗恒星的存在可能使该系统成为一个闻所未闻的“三重”黑寡妇，并且让天文学家对这个设置最初是如何形成的感到摸不着头脑。

根据目前的观察，伯奇和他的同事有一些想法。黑寡妇联星产生于被称为球状星团的密集的老恒星星座。

一个主要的假设是，如果这个特殊的星团漂移到银河系的中心，那么我们中心黑洞的引力可能会将星团拉开，而只留下三重黑寡妇。

“这是一个复杂的出生场景，”伯奇说。“这个系统在银河系中漂浮的时间可能比太阳存在的时间更长。”

更奇怪的是，虽然该团队可以使用可见光探测到 ZTF J1406+1222，但当他们回头寻找伽马射线和 X 射线时，他们实际上看不到它——这表明它实际上可能根本不是黑寡妇。

“我们确定的一件事是，我们看到一颗恒星的白天比夜晚热得多，每 62 分钟围绕某物运行，”伯奇说。

“一切似乎都表明它是一个黑寡妇二进制文件。但它有一些奇怪的东西，所以它有可能是全新的东西。”

该团队计划继续观察该系统，以更好地了解正在发生的事情。

有趣的是，它可能是更多地了解中子星“踢”物理学的主要候选人。天文学家知道，当中子星形成时，它们会受到一个“踢”，使它们以高速飞驰。

但目前还没有完全理解这个踢球的来源。这个神秘系统的奇怪诞生故事可以解释这个问题。

“我们还有很多不明白的地方。但我们有一种在天空中寻找这些系统的新方法。”