天文学家发现罕见的白矮星脉冲星J1912-4410

天文学家发现罕见的白矮星脉冲星J1912-4410白矮星脉冲星的艺术印象。在这个双星系统中，一颗快速旋转的白矮星（右）将电子加速到接近光速。这些高能粒子产生的辐射爆发撞击伴生的红矮星（左），导致整个系统从射电到X射线范围内的脉动。资料来源：M.Garlick/华威大学/ESO这颗新的白矮星脉冲星是由一颗白矮星和一颗红矮星组成的极度接近的双星系统，加在一起可以装进太阳内部，是已知的第二颗同类脉冲星。白矮星是密度极高的恒星残骸，其质量与太阳相当，但体积却只有地球那么小。它们是在低质量恒星燃尽所有燃料、失去外层、内部强烈收缩时形成的。它们也被称为"恒星化石"，可以让人们了解恒星演化的各个方面。另一方面，脉冲星早在20世纪60年代就已为人所知，目前已发现3000多颗。它们是快速旋转的强磁中子星，带电粒子被超强电场从表面撕裂，然后被加速到接近光速。因此，它们会发出从射电到X射线甚至伽马射线范围的辐射，即光。由于恒星的快速旋转，短脉冲辐射会到达地球，这就是它们被称为脉冲星的原因。令科学界大吃一惊的是，2016年人们首次在一颗白矮星上观测到了脉冲星现象。令人惊讶的是，在这颗名为ARScorpii的恒星上，既没有极快的旋转，也没有真正脉冲星的强电场。这颗白矮星是在一个非常接近的双星系统中发现的，它的近邻--一颗类似太阳的红矮星--通过向它的磁场注入粒子来为它提供能量。这就从外部点燃了脉冲星现象，并像频闪镜一样照射着红伴星，使整个系统每隔一段时间就会急剧变亮或变暗。这两颗恒星--白矮星和红矮星--靠得如此之近，以至于可以塞进我们的太阳。探索磁场和“发电机模型”决定性因素是强磁场的存在，然而天体物理学家并不知道其原因。解释强磁场的一个关键理论是"发电机模型"，它认为白矮星的内核中有发电机，就像地球一样，只是比地球强得多。但为了验证这一理论，研究人员必须寻找其他白矮星脉冲星，以确定他们的预测是否正确。在同时发表于《自然-天文学》（NatureAstronomy）和《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）的两篇新研究中，一个有美国国家天文学研究所（AIP）参与的国际研究小组描述了新发现的白矮脉冲星J1912-4410（eRASSUJ191213.9-441044）。它距离地球773光年，每5分钟自转一圈，比我们的地球快300倍。白矮星脉冲星的大小与地球相似，但质量至少与太阳相当。这意味着一茶匙白矮星的重量约为15吨。白矮星的生命开始于极高的温度，然后经过数十亿年的冷却。J1912-4410的低温表明它已经非常古老了。这项研究证实，正如早期模型所预测的那样，有更多的白矮星脉冲星。J1912-4410的发现还证实了动力模型的其他预测。由于白矮星的年龄很大，脉冲星系统中的白矮星应该很冷。它们的伴星应该足够近，以至于白矮星过去的引力足以从伴星中提取质量，导致它们快速旋转。对于新发现的脉冲星来说，所有这些假设都成立：白矮星的温度低于13000开尔文，旋转频率很高，约为5分钟，而且白矮星的引力对伴星有很强的影响。合作研究与未来影响一个研究小组利用盖亚和WISE的数据寻找候选天体，重点是那些与天蝎座AR性质相似的天体。在观测了几十个候选天体后，他们发现了一个光变非常相似的天体。用其他望远镜进行的后续观测发现，这个系统大约每五分钟就会向地球发送一次射电和X射线信号。另一个研究小组利用Spectrum-X-Gamma卫星上的eROSITAX射线望远镜的数据，发现了近距离的白矮星/红矮星对。这两个小组联合起来进一步研究他们的新发现。"我们很高兴能在SRG/eROSITA进行的X射线巡天中发现这个天体，"AIPX射线天文学组组长、发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）上的这项研究的第一作者AxelSchwope博士指出。"利用欧空局的XMM-Newton卫星进行的跟踪观测显示了高能X射线区域的脉冲，这是将该天体确定为白矮星脉冲星所缺少的最后一个证据。这证实了这个新天体的不寻常性，并将白矮星脉冲星确定为一个新的类别，尽管目前只有两个成员"。华威大学物理系的IngridPelisoli博士是《自然-天文学》研究报告的第一作者，她补充说："磁场的起源是天文学许多领域的一大未决问题，对于白矮星来说尤其如此。白矮星的磁场可能比太阳的磁场强一百万倍以上，而动力模型有助于解释其中的原因。J1912-4410的发现为这一领域的研究迈出了关键的一步"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1405191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1405191.htm

发现蜘蛛脉冲星的缺失环节 天文学家验证了长期存在的理论

发现蜘蛛脉冲星的缺失环节天文学家验证了长期存在的理论M71E（图中右侧的脉冲星双星）、FAST（图中底部）和球状星团M71（背景）的照片。图片来源：ScienceApe/CAS/NAOC这些发现最近发表在《自然》杂志上。第一颗脉冲星发现于1967年。到目前为止，已经发现了大约3000个这样的迷人天体，它们像天空中的陀螺一样有规律地快速旋转。有些脉冲星位于双星系统中，与伴星一起运行。如果两颗恒星靠得很近，脉冲星就会吞食伴星的物质来保持旋转。开始时，伴星很重。但当脉冲星"吃掉"伴星后，两颗恒星就会靠得更近，并以越来越快的速度绕着对方旋转。相反，随着伴星质量减小，重量变轻，脉冲星就无法继续"掠夺"，从而将伴星推开。因此，脉冲星的轨道速度减慢了。这种行为让人联想到雌性蜘蛛吃掉雄性蜘蛛，因此天文学家将这两个阶段的天体分别以红背蜘蛛和黑寡妇蜘蛛命名。它们被统称为蜘蛛脉冲星。从红背蜘蛛到黑寡妇蜘蛛的演化需要很长的时间，最长可达数亿年。在此之前，只有处于红背蜘蛛和黑寡妇状态的双脉冲星系统被探测到，中间状态尚未发现。原因在于，该理论预测的中间状态脉冲星的轨道周期会非常短，而且两颗恒星之间的距离非常近，从而给观测带来了挑战。因此，蜘蛛脉冲星系统从红背星到黑寡妇星的演化理论并没有得到充分证明。然而现在，世界上最大、最灵敏的射电望远镜FAST证实了这种演化路径的可能性。研究小组利用FAST的长期观测发现了一个蜘蛛脉冲星系统，它的轨道持续时间是迄今发现的最短的，只有53分钟。根据观测过程中的各种迹象，研究人员确定该系统处于从红背到黑寡妇演化路径上的中间状态，从而填补了蜘蛛脉冲星演化理论中缺失的一环。"双星的轨道几乎是面对面的，这样的系统极为罕见。FAST利用其极高的探测能力，在浩瀚的星海中发现了它。这填补了蜘蛛脉冲星系统演化过程中的空白，体现了[FAST]前所未有的灵敏度。"《自然》杂志的审稿人认为这是一个"非常有趣的脉冲星双星系统"。这一发现将脉冲星双星系统最短轨道周期的记录缩短了约30%，表明蜘蛛脉冲星演化过程中出现了一个未知的新过程"。这项工作是与贵州大学、云南天文台、上海天文台、国家授时中心、北京大学、中国科学院大学、德国马克斯-普朗克研究所和拉斯维加斯内华达大学合作完成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380327.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380327.htm

天文学家揭开脉冲星 PSR J1023+0038 奇特的亮度变化之谜

天文学家揭开脉冲星PSRJ1023+0038奇特的亮度变化之谜通过对包括欧洲南方天文台（ESO）三个设施在内的12台地面和太空望远镜的广泛天文研究，天文学家发现了脉冲星（一种超高速旋转的死星）的奇特行为。据了解，这个神秘的天体几乎不断地在两种亮度模式之间切换，直到现在这还是一个谜。但天文学家现在发现，脉冲星在极短的时间内突然喷射出的物质是造成这种奇特切换的原因。纽约大学阿布扎比分校研究员、意大利国家天体物理研究所（INAF）下属研究员玛丽亚-克里斯蒂娜-巴格里奥（MariaCristinaBaglio）说："我们目睹了非同寻常的宇宙事件，在数十秒的极短时间内，从一个以难以置信的高速旋转的小型致密天体中向太空发射出大量物质，类似于'宇宙炮弹'。"她是最近发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）杂志上论文的第一作者。脉冲星是一种快速旋转的磁星，会向太空发射一束电磁辐射。当它旋转时，这束射线横扫整个宇宙--就像灯塔的光束扫描周围环境一样--当它与地球的视线相交时，就会被天文学家探测到。这使得从我们的星球上看这颗恒星的亮度出现脉冲变化。PSRJ1023+0038，简称J1023，是一种行为怪异的特殊脉冲星。它位于大约4500光年外的六分仪星座，紧紧地围绕着另一颗恒星运行。在过去的十年里，这颗脉冲星一直在积极地从这颗伴星上吸取物质，这些物质在脉冲星周围聚集成一个圆盘，并慢慢地向脉冲星坠落。这幅艺术家印象图展示了脉冲星PSRJ1023+0038从它的伴星上窃取气体的过程。这些气体聚集在脉冲星周围的圆盘中，慢慢地向脉冲星坠落，最终以狭窄的喷流形式排出。此外，还有一股粒子风从脉冲星上吹走，这里用一团非常小的点表示。这股风与下坠的气体发生碰撞，将其加热，使系统发出耀眼的X射线、紫外线和可见光。最终，这些高温气体沿着喷流被排出，脉冲星又回到了最初较暗的状态，周而复始。据观测，这颗脉冲星每隔几秒或几分钟就会在这两种状态之间不停地切换。资料来源：ESO/M.自从物质积累过程开始后，扫描光束几乎消失了，脉冲星开始不停地在两种模式之间切换。在"高"模式下，脉冲星发出明亮的X射线、紫外线和可见光；而在"低"模式下，脉冲星在这些频率下的亮度较暗，并发出更多的无线电波。脉冲星可以在每种模式下停留几秒或几分钟，然后在几秒钟内切换到另一种模式。迄今为止，天文学家一直对这种切换感到困惑。西班牙巴塞罗那空间科学研究所研究员、论文共同第一作者弗朗切斯科-科蒂-泽拉蒂（FrancescoCotiZelati）说："为了了解这颗脉冲星的行为，我们开展了史无前例的观测活动，动用了十几台最先进的地面和星载望远镜。这次活动包括欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）和欧洲南方天文台的新技术望远镜（NTT）（探测可见光和近红外线），以及阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA），欧洲南方天文台是该阵列的合作伙伴。在2021年6月的两个晚上，他们观测到该系统在高低模式之间进行了280多次切换。""我们发现，模式切换源于脉冲星风（吹离脉冲星的高能粒子流）与流向脉冲星的物质之间错综复杂的相互作用，"隶属于INAF的科蒂-泽拉提（CotiZelati）说。在低模式下，流向脉冲星的物质以垂直于圆盘的狭窄喷流形式被排出。渐渐地，这些物质越积越接近脉冲星，当这种情况发生时，它就会被脉冲星吹出的风击中，导致物质升温。这个系统现在处于高模式，在X射线、紫外线和可见光下发出耀眼的光芒。最终，脉冲星通过喷流带走了这些热物质。随着圆盘中热物质的减少，系统发出的亮度也会降低，从而切换回低速模式。虽然这一发现揭开了J1023奇怪行为的神秘面纱，但天文学家们仍然需要从研究这一独特的系统中学到很多东西，而欧洲南方天文台的望远镜将继续帮助天文学家们观测这颗奇特的脉冲星。特别是目前正在智利建造的欧洲南方天文台的超大望远镜（ELT），它将为J1023的开关机制提供前所未有的视角。"ELT将使我们能够深入了解脉冲星周围流入物质的丰度、分布、动态和能量如何受到模式切换行为的影响，"INAF布雷拉天文台研究主任、本研究的共同作者SergioCampana总结说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401325.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401325.htm

天文学家刚刚发现了我们银河系中最稀有的白矮星脉冲星

天文学家刚刚发现了我们银河系中最稀有的白矮星脉冲星这颗新发现的白色脉冲星距离地球仅773光年，最近由一群与英国华威大学合作的天文学家和天体物理学家发现。除了让我们再次看到这些罕见的恒星之外，这一发现还有助于突出和证实白矮星的磁场是由内部动力装置产生的。这一过程类似于地球的液态核心如何产生环绕我们星球的磁场，然而，白矮星脉冲星产生的磁场要强大得多。"白矮星的磁场可以比太阳的磁场强100多万倍。"来自华威大学的天体物理学家IngridPelisoli在一份声明中解释说："J1912-4410的发现为这一领域的发展提供了关键的一步。关于这个新发现的研究报告也发表在《自然-天文学》上。目前还没有人对J1912-4410进行解读。传统上，脉冲星是死星，我们更常称之为中子星。然而，这些白色脉冲星实际上是被称为白矮星的死亡恒星的残余物。这里的区别是，中子星通常是大质量恒星的遗留物，其质量是我们太阳的8到30倍。白矮星通常是质量低于或不超过我们太阳8倍的恒星的残余物。因此，它们比你的普通脉冲星要小一些。这个新发现证实了有更多的白矮星脉冲星存在，科学家在发现ARScorpii后已经预测到了这一点。考虑到科学家已经发现了一些有史以来最强大的脉冲星，继续发现关于这些有趣的恒星残余物的更多数据是很有价值的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367137.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367137.htm

天文学家从Ia型超新星探测到前所未见的无线电波

天文学家从Ia型超新星探测到前所未见的无线电波伴星中的富氦物质吸积到白矮星上的图像。在爆炸之前，大量物质从伴星中剥离。研究小组希望弄清发射的强射电波与这种剥离物质之间的关系。资料来源：AdamMakarenko/W.M.凯克天文台孤独的白矮星不会爆炸，因此人们认为来自邻近伴星的质量吸积在引发爆炸中起了作用。吸积的物质是伴星的外层，因此通常主要由氢组成，但人们认为白矮星也有可能从失去外层氢的伴星吸积氦。当白矮星从伴星上剥离物质时，并不是所有的物质都落到了白矮星上；有些物质会在双星系统周围形成环绕星物质云。当白矮星在周星体物质云中爆炸时，预计爆炸产生的冲击波穿过周星体物质会激发原子，使它们发出强烈的无线电波。然而，尽管已经观测到许多Ia型超新星在星周物质云中爆炸，但迄今为止，天文学家还没有观测到与Ia型超新星相关的无线电波辐射。双星系统的艺术印象：一颗紧凑的白矮星从一个富含氦的供体伴星中吸收物质，周围是高密度的尘埃状周星体物质。正是爆炸后的恒星和伴星残留物质的相互作用，才产生了强烈的射电信号，并在SN2020eyj的光学光谱中形成了明显的氦线。资料来源：AdamMakarenko/W.M.凯克天文台一个由斯德哥尔摩大学和日本国家天文台（NAOJ）成员组成的国际研究小组对一颗于2020年爆炸的Ia型超新星进行了详细观测。他们发现，这颗超新星被主要由氦组成的星周物质所包围，并成功探测到了来自超新星的无线电波。将观测到的射电波强度与理论模型进行比较后发现，原初白矮星每年以约为太阳质量1/1000的速度吸积物质。这是第一颗经证实的由伴星质量吸积引发的Ia型超新星，伴星的外层主要由氦组成。这次对富氦Ia型超新星无线电波的观测有望加深我们对Ia型超新星爆炸机制和爆炸前条件的理解。现在，达到团队计划搜寻其他Ia型超新星的射电辐射，以阐明导致爆炸的演化过程。这些结果以Kool等人"Aradio-detectedTypeIasupernovawithhelium-richcircumstellarmaterial"为题发表在《自然》（Nature）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385043.htm

天文学家发现前所未见的摧毁恒星的方法

天文学家发现前所未见的摧毁恒星的方法恒星死亡的本质宇宙中的恒星通常以可预测的方式结束自己的生命，这取决于它们的质量。像太阳这样质量相对较低的恒星在衰老过程中会脱落外层，最终褪色成为白矮星。质量更大的恒星燃烧得更旺盛，在超新星大爆炸中死亡得更快，会产生中子星和黑洞这样的超密集天体。如果两颗这样的恒星残骸形成双星系统，它们最终也会发生碰撞。然而，新的研究指出了一种假想已久但从未见过的第四种选择。这幅艺术家印象图展示了天文学家是如何利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责操作的双子座南望远镜来研究强大的伽马射线暴（GRB）的，他们可能发现了一种前所未见的摧毁恒星的方法。与大多数由大质量恒星爆炸或中子星偶然合并引起的GRB不同，天文学家得出的结论是，这个GRB是由恒星或恒星残骸在一个古老星系核心的超大质量黑洞周围的拥挤环境中碰撞产生的。揭开新发现的面纱在寻找长持续伽玛射线暴（GRB）的起源时，天文学家利用智利的双子座南望远镜（由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一部分）、北欧光学望远镜和NASA/ESA哈勃太空望远镜，发现了恒星或恒星残余物在一个古老星系的超大质量黑洞附近的混乱而密集的区域中发生类似拆迁的碰撞的证据。荷兰拉德布德大学天文学家、《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上一篇论文的第一作者安德鲁-莱万（AndrewLevan）说："这些新结果表明，恒星可能会在宇宙中一些密度最大的区域遭遇灭顶之灾，在那里它们可能会被驱动发生碰撞。这对于了解恒星是如何死亡的，以及回答其他问题都是令人兴奋的，比如有哪些意想不到的来源可能会产生引力波，而我们可以在地球上探测到这些引力波。"观测证据和发现远古星系早已过了恒星形成的鼎盛时期，即使有巨型恒星，也所剩无几，而巨型恒星正是长GRB的主要来源。然而，它们的内核却充斥着恒星和各种超密集恒星残骸，如白矮星、中子星和黑洞。天文学家长期以来一直怀疑，在围绕着超大质量黑洞的汹涌蜂窝中，两个恒星天体迟早会发生碰撞，从而产生GRB。然而，这种合并的证据一直难以捉摸。天文学家利用由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台研究一个强大的伽马射线暴（GRB）时，可能观测到了一种前所未见的摧毁恒星的方式。与大多数由大质量恒星爆炸或中子星偶然合并引起的伽玛射线暴不同，天文学家得出的结论是，这个伽玛射线暴是由恒星或恒星残骸在一个古老星系核心的超大质量黑洞周围的拥挤环境中碰撞产生的。资料来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M.Garlick/M.扎马尼2019年10月19日，美国宇航局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NeilGehrelsSwiftObservatory）探测到了一道持续一分多钟的明亮伽马射线闪光，这是此类事件发生的第一个蛛丝马迹。任何持续时间超过两秒的伽玛射线暴都被认为是"长脉冲"。这种爆发通常来自超新星的死亡，其质量至少是太阳质量的10倍--但并非总是如此。研究人员随后利用"双子座南"对GRB逐渐消失的余辉进行了长期观测，以进一步了解其起源。通过观测，天文学家们将GRB的位置精确定位在距离一个古老星系的核心不到100光年的区域，这使得它非常靠近该星系的超大质量黑洞。研究人员还没有发现相应超新星的证据，而超新星会在双子座南研究的光线上留下印记。洞察GRB的起源莱万说："我们的后续观测告诉我们，这次爆发并不是一颗大质量恒星的坍缩，而很可能是由两个紧凑的天体合并引起的。通过把它的位置精确定位到先前确定的一个古老星系的中心，我们首次获得了恒星走向灭亡的新途径的诱人证据。"双子座南望远镜是由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一半，从一个令人眩晕的高度可以看到双子座南望远镜的全部规模和偏远程度。双子座南望远镜位于海拔2715米（8900英尺）的CerroPachón山上，得益于当地稳定的大气条件。在背景中绵延的智利安第斯山脉之上，几乎可以感受到干燥的空气，这种空气可以减轻望远镜的"视力"。这张照片还拍摄到望远镜的8米镜面透过穹顶结构探出头来，这在白天是很不寻常的。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/T.Matsopoulos在正常的星系环境中，中子星和黑洞等恒星残骸碰撞产生的长GRB被认为是非常罕见的。然而，远古星系的内核并不正常，可能有一百万甚至更多的恒星挤在一个只有几光年宽的区域里。这种极高的恒星群密度可能足以导致偶尔发生的恒星碰撞，尤其是在超大质量黑洞的巨大引力影响下，它会扰乱恒星的运动，使它们向随机方向飞去。最终，这些不听话的恒星会相交合并，引发巨大的爆炸，在遥远的宇宙空间都能观测到。这种事件有可能在宇宙中类似的拥挤区域经常发生，但直到现在才被人们注意到。它们之所以不为人知，一个可能的原因是星系中心充满了尘埃和气体，这可能会遮挡住GRB的初始闪光和由此产生的余辉。这次被确认为GRB191019A的GRB可能是一个罕见的例外，它让天文学家能够探测到这一爆发并研究其余辉。未来研究和影响研究人员希望发现更多有关这些事件的信息。他们希望能将GRB探测与相应的引力波探测相匹配，这将揭示更多关于这些事件的真实性质，并确认它们的起源，即使是在最阴暗的环境中。维拉-C-鲁宾天文台（VeraC.RubinObservatory）将于2025年投入使用，它在这类研究中将发挥不可估量的作用。莱万说："研究像这样的伽马射线暴是一个很好的例子，它说明了从探测伽马射线暴，到用双子座这样的望远镜发现余辉和距离，再到用整个电磁波谱的观测结果对事件进行详细分析，许多设施的合作确实推动了这一领域的发展。"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔（MartinStill）说："这些观测为双子座的丰富遗产增添了新的内容，加深了我们对恒星演化的理解。"这些时间敏感性观测证明了双子座天文台的灵活运作和对宇宙中遥远的动态事件的敏感性。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379599.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379599.htm