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 光年之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? 一个快速旋转的它通过慢慢吞噬较小的伴星来维持生命。
黑寡妇脉冲星充其量是罕见的? 我们只知道十几个或更多在银河系中。 但这似乎是我们所发现的这一现象中最极端、也可以说是最奇怪的例子之一。
这个双星系统被命名为ZTF J1406+1222,它的轨道周期是迄今为止最短的,“黑寡妇”和它的猎物每62分钟绕对方一周。
更奇特的是,该系统似乎拥有第三颗遥远的恒星,它绕另外两颗恒星运行大约需要 12,000 年。
“就黑寡妇来说,这个系统确实是独一无二的,因为我们用可见光发现了它,因为它的伴星很宽,而且它来自银河系中心,”首席研究员兼物理学家凯文·伯奇说来自麻省理工学院物理系。
当大质量超巨星的核心塌缩成中子星时就会出现。 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。
就像宇宙中超亮的灯塔一样,脉冲星以极快的速度旋转,并向我们发射 X 射线和伽马射线,其间隔从每秒一秒以上到可以以毫秒计算的周期不等。 通常情况下,脉冲星旋转得很快,并且由于它们释放出的能量而很早死亡。
但是,如果一颗经过的恒星距离足够近,脉冲星就会像巨型寄生虫一样慢慢地从中吸取物质,吸取足够的能量来继续旋转并以另一颗恒星为食,直到吞噬它。
“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,就像蜘蛛吃它的伴侣一样,”伯奇说。
过去,天文学家通过伽马射线或X射线对这些黑寡妇系统发出警报? 脉冲星本身爆发出的高频辐射。
但该团队使用了一种新技术来寻找 ZTF J1406+1222:他们寻找从被吞噬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”一侧可能比“夜晚”一侧热很多倍,并且这种亮度的极端变化是可以检测到的。
为了测试这个想法,研究人员使用了来自加利福尼亚州兹威基瞬态观测站的数据,并能够找到我们已经知道的黑寡妇系统,从而验证了该技术的有效性。
然后他们开始寻找新的黑寡妇,并发现了 ZTF J1406+1222,其中伴星的亮度每 62 分钟改变 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。
(美国宇航局戈达德太空飞行中心/Cruz deWilde)
上图:黑寡妇的伽马射线(洋红色)加热了恒星炽热的“白天”面。
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最紧密的同类相食螺旋中,而且当研究小组使用斯隆数字巡天系统对这颗恒星进行测量时,他们发现该系统正被一个罕见的低金属冷亚矮星,它似乎每 12,000 年才绕双星运行一次。
这颗遥远的第三颗恒星的存在可能使该系统成为闻所未闻的“三重”黑寡妇,并且让天文学家对这个系统最初是如何形成的感到摸不着头脑。
根据目前的观察,伯奇和他的同事们有一个很少的想法。 黑寡妇双星是由一个密集的老恒星星座(称为球状星团)产生的。
主要假设之一是,如果这个特定的星团漂移到银河系中心,那么我们中心的引力可能已经把星团拆散了,只留下了三重黑寡妇。
“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还要长。”
更奇怪的是,虽然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面比夜晚面热得多,每 62 分钟绕某物体公转一次,”伯奇说。
“一切似乎都表明它是黑寡妇双星。但它有一些奇怪的事情,所以它可能是全新的东西。”
该团队计划继续观察该系统,以更好地了解正在发生的情况。
有趣的是,它可能是了解更多信息的主要候选者中子星“踢”物理。 天文学家知道,当中子星形成时,它们会受到“反冲”,使它们高速加速。
但目前尚不完全清楚这种踢力从何而来。 这个神秘系统的奇怪诞生故事可以解答这个问题。
“我们还有很多不明白的地方。但我们有一种新的方法来寻找天空中的这些系统。”
该研究发表于自然。