來自外太空的神秘信號(hào)！

天文學(xué)家破解一組每?jī)尚r(shí)重復(fù)一次的

神秘深空射電信號(hào)

“為這幅科學(xué)拼圖增添新內(nèi)容的過程尤其令人振奮?！?/p>

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一幅描繪紅矮星（左）與白矮星（中）相互繞轉(zhuǎn)的示意圖。（圖片來源：Dani?lle Futselaar/artsource.nl）

天文學(xué)家破解了一組自去年發(fā)現(xiàn)以來一直成謎的神秘重復(fù)射電信號(hào)。

該信號(hào)溯源至一個(gè)奇特的雙星系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一顆死亡恒星（或稱“白矮星”）和一顆作為伴星的紅矮星。該射電脈沖每?jī)尚r(shí)重復(fù)一次，最初于十年前被探測(cè)到。其信號(hào)來源方向指向北斗七星。

這項(xiàng)新研究表明，在編號(hào)為ILTJ1101的致密雙星系統(tǒng)中，白矮星與其紅矮星伴星的磁場(chǎng)相互作用（或猛烈碰撞）造成了這種重復(fù)射電信號(hào)。

此前，此類長(zhǎng)周期射電暴僅被溯源至中子星，這意味著該研究對(duì)其起源提出了全新的見解。

“已知存在數(shù)顆高度磁化的中子星，即磁星，它們表現(xiàn)出周期為數(shù)秒的射電脈沖，”團(tuán)隊(duì)成員、西北大學(xué)天體物理學(xué)家查爾斯·基爾帕特里克在一份聲明中表示。“一些天體物理學(xué)家也提出，因其自轉(zhuǎn)而出現(xiàn)了規(guī)則時(shí)間間隔發(fā)射脈沖的現(xiàn)象，因此只有當(dāng)其旋轉(zhuǎn)朝向地球時(shí)，我們才能觀測(cè)到其射電輻射。如今，我們獲知，至少部分長(zhǎng)周期射電暫現(xiàn)源是源自雙星系統(tǒng)。我們希望這一發(fā)現(xiàn)能激勵(lì)射電天文學(xué)家去定位可能源自中子星或磁星雙星系統(tǒng)的新型源?！?/p>

天文學(xué)家已精確定位了來自太空的神秘重復(fù)射電暴的起源。

神秘快速射電暴溯源至一個(gè)巨大的古老恒星“宇宙墓地”。

該團(tuán)隊(duì)的研究于3月12日（星期三）發(fā)表在《自然·天文學(xué)》期刊上。

發(fā)掘一顆死亡恒星

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、澳大利亞悉尼大學(xué)的艾里斯·德·魯伊特于2024年在搜索低頻陣列射電望遠(yuǎn)鏡（LOFAR）采集的存檔數(shù)據(jù)時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了該信號(hào)。LOFAR（國(guó)際低頻陣列射電望遠(yuǎn)鏡）是目前在地球上可探測(cè)的最低頻段運(yùn)行的最大射電望遠(yuǎn)鏡。該脈沖信號(hào)首次出現(xiàn)在2015年的LOFAR數(shù)據(jù)中；在發(fā)現(xiàn)其首次出現(xiàn)后，德·魯伊特又從同一信號(hào)源中發(fā)現(xiàn)了另外六個(gè)脈沖信號(hào)。

這些射電波爆發(fā)可持續(xù)數(shù)秒至數(shù)分鐘不等。盡管持續(xù)時(shí)間各異，這些脈沖具有周期性，每?jī)尚r(shí)重復(fù)一次。

一幅描繪快速射電暴（FRB）的輻射抵達(dá)地球的藝術(shù)示意圖。不同顏色代表不同波長(zhǎng)的光。（圖片來源：喻京川，北京天文館）

這些脈沖信號(hào)與一種稱為“快速射電暴”（FRBs）的宇宙現(xiàn)象存在某些相似性，但其出現(xiàn)頻率遠(yuǎn)低于FRBs。

“這些射電脈沖與FRBs非常相似，但兩者的持續(xù)時(shí)間各不相同，”基爾帕特里克表示，“這些脈沖的能量遠(yuǎn)低于FRBs，通常持續(xù)數(shù)秒，而FRBs僅持續(xù)毫秒級(jí)。

“一個(gè)關(guān)鍵問題仍未解決：在長(zhǎng)周期射電暫現(xiàn)源與FRBs之間是否存在連續(xù)的源族譜系，抑或，它們分屬于截然不同的種群?！?/p>

為了確定這些規(guī)則射電脈沖的源頭，研究團(tuán)隊(duì)利用位于亞利桑那州的多鏡面望遠(yuǎn)鏡（MMT）天文臺(tái)和位于德克薩斯州的麥克唐納天文臺(tái)進(jìn)行了后續(xù)觀測(cè)。

觀測(cè)揭示，脈沖的源頭是距離地球約1600光年的兩顆恒星，它們同步產(chǎn)生脈沖信號(hào)。這兩顆恒星彼此繞轉(zhuǎn)的軌道周期為125.5分鐘。

隨后，研究人員利用MMT望遠(yuǎn)鏡對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)兩小時(shí)（一個(gè)完整周期）的深入觀測(cè)，從而揭示了該系統(tǒng)的真實(shí)性質(zhì)。

死亡恒星正以磁力“鞭打”其恒星伴星

通過細(xì)致的觀測(cè)，團(tuán)隊(duì)得以詳細(xì)追蹤該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并通過對(duì)紅矮星的光進(jìn)行分光觀測(cè)（將其分解為不同波長(zhǎng)或光譜）來獲取信息。

“這些數(shù)據(jù)中的光譜線使我們能夠確定，該紅矮星正以與射電脈沖完全相同的兩小時(shí)周期進(jìn)行高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，”基爾帕特里克表示，“這確鑿地證明了紅矮星處于一個(gè)雙星系統(tǒng)中?！?/p>

一顆被強(qiáng)大磁場(chǎng)環(huán)繞的白矮星（圖片來源：Robert Lea（使用Cnva制作））

該恒星的這種前后擺動(dòng)，似乎是由雙星系統(tǒng)ILTJ1101中一顆幾乎不可見的伴星對(duì)其施加引力拖拽所致。這種運(yùn)動(dòng)的變化使研究團(tuán)隊(duì)得以推算出這顆極其暗弱伴星的質(zhì)量。

由此，他們確定該伴星是一顆白矮星——這是一種恒星殘骸，形成于一顆質(zhì)量與太陽相近的恒星抵達(dá)生命終點(diǎn)時(shí)，其核心發(fā)生坍縮，同時(shí)外層物質(zhì)被拋離。

“在幾乎所有情形下，根據(jù)其質(zhì)量以及它過于暗弱而無法被直接觀測(cè)到的事實(shí)，都意味著它必然是一顆白矮星，”基爾帕特里克解釋道，“這證實(shí)了關(guān)于長(zhǎng)周期射電暫現(xiàn)源起源于白矮星雙星系統(tǒng)的主流假說，也是我們獲得的首個(gè)關(guān)于此類暫現(xiàn)源前身星系統(tǒng)的直接證據(jù)?！?/p>

— 天文學(xué)家創(chuàng)紀(jì)錄地發(fā)現(xiàn)25例新的重復(fù)“快速射電暴”

— 破紀(jì)錄的射電暴或有助于尋找宇宙缺失物質(zhì)

— 迄今發(fā)現(xiàn)的最短“快速射電暴”僅持續(xù)百萬分之一秒

天文學(xué)家目前正計(jì)劃研究ILTJ1101系統(tǒng)的高能紫外輻射。這或?qū)⒔沂驹摪装堑臏囟?，以及此類紅矮星/白矮星雙星系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。

“為這幅科學(xué)拼圖增添新的內(nèi)容特別有價(jià)值，”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人德·魯伊特表示，“我們與來自天文學(xué)各分支領(lǐng)域的專家協(xié)作。借助多種技術(shù)手段和觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們一步步地更接近答案?！?/p>

BY:Robert Lea

FY: 萬琳

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