每日快播：天文學家發(fā)現(xiàn)神秘的"黑寡婦"雙星擁有迄今為止最短的軌道

由共同作者、麻省理工學院的博士后研究員凱文-伯德格領(lǐng)導的研究小組利用茲威基瞬變設(shè)施的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了黑寡婦雙星，茲威基瞬變設(shè)施是一個位于加利福尼亞的觀測站，負責拍攝夜空的廣域圖像。

"這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了像ZTF這樣的大型時域觀測在發(fā)現(xiàn)罕見天體方面的潛力，"共同作者Eric Bellm說，他是華盛頓大學天文學研究助理教授，華盛頓大學DiRAC研究所的研究員，也是ZTF和位于智利的Vera C. Rubin天文臺的科學家。

(資料圖片)

天文學家知道銀河系中大約有二十多個黑寡婦雙星。這個最新的候選系統(tǒng)被命名為ZTF J1406+1222，位于離地球3000光年的地方，具有目前所發(fā)現(xiàn)的最短的軌道周期，脈沖星和伴星每62分鐘繞著對方相互旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)的獨特之處在于，它似乎還承載著第三顆遙遠的恒星，每隔一萬年就會圍繞著兩顆內(nèi)部恒星運行。

這個"三重"黑寡婦提出了關(guān)于這樣一個系統(tǒng)如何形成的問題。根據(jù)其觀測結(jié)果，該小組提出了一個起源故事。與大多數(shù)黑寡婦雙星一樣，這個三重系統(tǒng)可能來自于一個被稱為球狀星團的密集的老恒星星座。這個特殊的星團可能已經(jīng)漂移到了銀河系的中心，在那里，中央黑洞的引力將星團拉開，同時留下了完整的三聯(lián)黑寡婦星。這種誕生情況非常復雜，并且這個系統(tǒng)在銀河系中漂浮的時間可能比太陽存在的時間還要長。

脈沖星是大質(zhì)量恒星塌陷的核心，特點是擁有快得嚇人的旋轉(zhuǎn)周期，每隔幾毫秒就旋轉(zhuǎn)一次，并在這個過程中發(fā)射出高能量的伽馬射線和X射線的閃光。

通常情況下，脈沖星在燃燒掉大量的能量后會迅速旋轉(zhuǎn)并死亡。但是偶爾，脈沖星的引力可以從一顆路過的流浪星上拉下物質(zhì)，提供新的能量讓脈沖星重新旋轉(zhuǎn)起來。然后"回收"的脈沖星開始重新輻射能量，進一步剝離恒星，并最終將其摧毀。

雖然大多數(shù)黑寡婦雙星是通過中央脈沖星發(fā)出的伽馬射線和X射線輻射發(fā)現(xiàn)的，但研究小組利用來自雙星伴星閃爍的可見光來探測ZTF J1406+1222。伯德格認識到，伴星所謂的"白天"一面，也就是永遠面對著脈沖星的那一面可能比它的"夜晚"一面熱很多倍，因為它從脈沖星那里不斷接收高能輻射。他推斷，如果天文學家觀察到一顆亮度周期性變化很大的恒星，這將是一個強有力的信號，表明它與一顆脈沖星處于雙星之中。

為了驗證這一理論，伯德格和他的合作者研究了ZTF數(shù)據(jù)中的恒星亮度，觀察是否有恒星以10倍以上的速度急劇變化，而且時間尺度約為1小時或更短。該小組能夠挑選出十幾個已知的黑寡婦雙星，驗證了新方法的準確性。然后，他們發(fā)現(xiàn)了一顆恒星，它的亮度每62分鐘變化13倍，表明它可能是一個新的黑寡婦雙星的一部分。

通過斯隆數(shù)字天空測量系統(tǒng)對這顆恒星幾十年的測量，他們發(fā)現(xiàn)了這顆雙星被另一顆遙遠的恒星所跟蹤的證據(jù)。根據(jù)他們的計算，這第三顆恒星似乎每隔一萬年就會圍繞內(nèi)部的雙星運行。

奇怪的是，天文學家們沒有直接檢測到雙星中的脈沖星的伽馬或X射線發(fā)射，這是確認黑寡婦的典型方式。因此，目前ZTF J1406+1222被認為是一個候選的黑寡婦雙星，該小組希望通過未來的觀測來確認。

伯德格說："一切似乎都指向它是一個黑寡婦雙星。"但是它有一些奇怪的地方，所以它有可能是一個全新的東西。"

該小組計劃繼續(xù)觀察這個新系統(tǒng)，并應用光學技術(shù)來照亮天空中更多的中子星和黑寡婦。僅用ZTF識別這個黑寡婦雙星表明，幾年后，當更加強大的維拉-C-魯賓天文臺上線時，我們應該能夠發(fā)現(xiàn)更多這樣的系統(tǒng)。