天体物理学家不知道自己发现了什么：三重黑寡妇中子星？

天体物理学家不知道自己发现了什么：三重黑寡妇中子星？

在银河系中潜伏着一些奇怪的东西，天文学家刚刚在大约 3000 到 4000 光年外发现了一个极端的新候选天体。

在调查了来自该系统的神秘闪光后，研究人员怀疑自己发现了一颗难以捉摸的“黑寡妇”恒星——快速旋转的脉冲星，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——我们知道银河系中有十几个或更多。但上面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。

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 12000 年才能绕另外两颗恒星一周。

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，而且它的伴星轨道很广，而且还位于银河系中心。”

大质量超巨星的核心坍缩成中子星时，中子星被高度磁化并快速旋转时，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向我们发射 X 射线和伽马射线，其间隔从超过一秒到可以以毫秒计算的周期不等。脉冲星的旋转速度和爆发能量，取决于它们的年龄。

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慢慢地从它身上吸取物质，吸取足够的能量来继续旋转，直到把另一个恒星吃干抹净。

“这一天体系统被称为黑寡妇，因为脉冲星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)发现过黑寡妇系统。

但是该团队使用了一种新技术来找到了 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。

图中那团火焰就是伴星的白天侧 Illustration of a black widow pulsar and its companion star. (NASA Goddard Flight Center)

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。然后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数据回溯时，他们看到该系统正被一个罕见的低-金属量冷亚矮星环绕，后者似乎每 12000 年才绕双星运行一周。

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，并且让天文学家对它们最初是如何形成的摸不着头脑。

根据目前的观察，伯奇和同事有一些想法。三重黑寡妇产生于被称为球状星团的密集的老恒星星团。

一个主要的假设是，如果这个特定的星团漂入银河系的中心，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，这个系统在银河系中的时间可能比太阳存在的时间更长。”

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比夜晚热得多，每 62 分钟围绕某物运行，一切似乎都表明它是一个黑寡妇双星。但它有一些奇怪的地方，所以也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。

天文学家知道，当中子星形成时，它们会被“踢一下”，使它们以高速飞驰。但目前还没有完全理解这一“踢”的。 这个神秘系统的奇怪诞生方式或许可以揭开迷雾。

“我们还有很多不明白的地方。但确定的是，我们有了一种探索黑寡妇中子星的新技术。”

该研究已发表在《自然》杂志上。

https://www.sciencealert.com/extreme-black-widow-pulsar-detected-just-3-000-light-years-away

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