​麻省理工学院MIT天文学家发现“黑寡妇”双星系统ZTF J1406+1222

麻省理工学院MIT天文学家发现“黑寡妇”双星系统ZTF J1406+1222

麻省理工学院MIT天文学家发现“黑寡妇”双星系统ZTF J1406+1222

（报道）据cnBeta：根据一项新研究，附近一颗恒星的闪烁吸引了麻省理工学院（MIT）的天文学家们去研究距离地球3000光年的一个新的神秘系统。这颗奇怪的恒星似乎是一颗新的“黑寡妇双星”--一颗快速旋转的中子星或脉冲星，它正在慢慢吞噬一颗较小的伴星，就像蛛形纲动物对它的伴侣所做的那样。

据天文学家所知，银河系中大约有二十几个“黑寡妇双星”。这个最新的候选星被命名为ZTF J1406+1222，它的轨道周期是目前发现的所有恒星中最短的，脉冲星和伴星每隔62分钟就会相互绕行。这个系统特别不寻常，因为它似乎承载着第三颗遥远的恒星，每1万年围绕着两颗内恒星运行。

这个可能的“黑寡妇”三星系统正在引起人们对这样一个系统如何形成的问题。基于它的观察，MIT的团队提出了一个起源故事。与大多数“黑寡妇双星”一样，这个三星系统可能来自一个被称为球状星团的密集的老恒星星座。这个特殊的星团可能已经漂移到了银河系的中心，在那里，中央黑洞的引力足以将星团拉开，而将“黑寡妇”三星系统保留下来。

“这是一个复杂的诞生场景，”麻省理工学院物理系的博士后研究员Kevin Burdge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。”

Burdge是5月4日发表在《自然》杂志上的一项研究的作者，该研究详细介绍了该团队的发现。研究人员使用了一种新的方法来检测这个三星系统。虽然大多数“黑寡妇双星”是通过中央脉冲星发出的伽马射线和X射线辐射发现的，但研究小组使用可见光，特别是双星的伴星发出的闪光，来探测ZTF J1406+1222。

Burdge说：“就‘黑寡妇’而言，这个系统真的很独特，因为我们用可见光发现了它，还因为它的伴星很宽，而且它来自银河系中心。关于它，我们仍然有很多不了解的地方。但是我们有一个新的方法来寻找天空中的这些系统。”

该研究的共同作者是来自多个机构的合作者，包括华威大学、加州理工学院、华盛顿大学、麦吉尔大学和马里兰大学。

“黑寡妇双星”的动力来自脉冲星--快速旋转的中子星，是大质量恒星坍缩的核心。脉冲星有一个令人眼花缭乱的旋转周期，每隔几毫秒就会旋转一圈，并在这个过程中发射出高能量的伽马射线和X射线。

通常情况下，脉冲星在燃烧掉大量的能量后会迅速旋转并死亡。但是每隔一段时间，一颗经过的恒星就会给脉冲星带来新的生命。当一颗恒星接近时，脉冲星的引力将物质从恒星上拉下来，这为脉冲星的旋转提供了新的能量。然后"回收"的脉冲星开始重新辐射能量，进一步剥离恒星，并最终将其摧毁。

Burdge说：“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，就像蜘蛛吃它的配偶一样。”

迄今为止，每一个“黑寡妇双星”系统都是通过脉冲星的伽马射线和X射线闪烁来检测的。作为第一次，Burdge通过伴星的光学闪烁发现了ZTF J1406+1222。

事实证明，伴星的白天一侧--永远面对着脉冲星的那一侧--可能比它的夜晚一侧热很多倍，因为它不断地从脉冲星那里接受高能量辐射。

“我想，与其直接寻找脉冲星，不如试着寻找它正在吞噬的那颗星，”Burdge解释说。

他推断，如果天文学家观察到一颗亮度周期性变化巨大的恒星，这将是一个强烈的信号，表明它与一颗脉冲星组成了双星。

星体运动

为了验证这一理论，Burdge和他的同事们查看了兹威基瞬变设施所拍摄的光学数据，这是一个位于加利福尼亚的天文台，可以拍摄夜空的宽场图像。该小组研究了恒星的亮度，看看是否有任何恒星在大约一小时或更短的时间内发生了10倍或更多的剧烈变化--这些迹象表明存在一颗紧紧围绕脉冲星运行的伴星。

该小组能够挑选出十几个已知的“黑寡妇双星”，验证了新方法的准确性。然后他们发现了一颗亮度变化为13倍的恒星，每62分钟一次，表明它可能是一个新的“黑寡妇双星”的一部分，他们将其标记为ZTF J1406+1222。

他们在盖亚空间望远镜的观测中发现了这颗恒星，盖亚是由欧洲航天局运营的太空望远镜，对天空中恒星的位置和运动进行精确测量。通过回顾几十年前斯隆数字天空调查对这颗恒星的测量，研究小组发现这颗双星被另一颗遥远的恒星所跟踪。从他们的计算结果来看，这第三颗恒星似乎每隔一万年就会围绕内部双星运行一次。

奇怪的是，天文学家们没有直接检测到双星中的脉冲星的伽马或X射线发射，这是确认“黑寡妇”的典型方式。因此，ZTF J1406+1222被认为是一个候选的“黑寡妇双星”，该团队希望通过未来的观测来确认。

Burdge说：“我们确定的一件事是，我们看到一颗白天比夜晚热得多的恒星，每隔62分钟就围绕某物运行一次。一切似乎都指向了它是一个黑寡妇双星。但是它有一些奇怪的地方，所以它有可能是一个全新的东西。”

该小组计划继续观察这个新系统，并应用光学技术来照亮天空中更多的中子星和“黑寡妇”。

双星系统地球恒星动物银河系星系黑洞太阳生命欧洲太空科学自然地理探索