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26-06-09 07:05 微博认证:上海天文台副台长、上海市天文学会理事长

“噬食恒星”破解天文百年谜题

图1:艺术构想图。科学家证实,一类神秘的周期性宇宙信号,源自一颗不断掠夺伴星物质的白矮星。这项成果不仅解开了困扰学界多年的天文难题,也为研究银河系内同类信号提供了全新手段。(图源:SciTechDaily.com)
图2:吸积白矮星艺术示意图(图源:卡尔·诺克斯、约书亚·普里查德)
图3:澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的ASKAP射电望远镜(图源:亚历克斯·切尔尼)

一颗不断吞噬伴星物质的恒星,终于揭开了银河系中神秘周期性信号的起源之谜。

由悉尼大学主导的国际科研团队,找到了迄今最有力的证据,解释一类长期令人费解的宇宙信号。该研究还发现了一个罕见双星系统,为人类探索宇宙极端物理环境,提供了独一无二的观测样本。

研究团队借助澳大利亚CSIRO的ASKAP射电望远镜观测发现:一颗致密白矮星正在持续攫取邻近伴星的物质。被剥离的物质呈螺旋状流向白矮星,整个双星系统每1.4小时就会周期性爆发强烈射电信号与X射线。相关成果已发表于《自然·天文学》。

论文第一作者、悉尼大学物理学院与CSIRO联合培养博士生科维·罗斯表示,本次发现首次明确解答了长周期射电瞬变源的成因。这类特殊信号仅在银河系少数区域被探测到,多年来始终是天文界的未解之谜。

“我们首次锁定了这类信号的源头,证实其来自激变变星——也就是正在发生物质吸积的白矮星系统。”罗斯说道,“天文学家多年来一直被长周期射电瞬变源困扰,目前人类仅发现约十余个此类信号源,成因始终不明。如今我们证实,其中一例信号,就来自一颗不断掠夺伴星物质的白矮星。”

罕见密近双星系统曝光
本次发现的天体系统编号为ASKAP J1745−5051,由一颗白矮星和一颗红矮星构成密近双星。这颗白矮星体积仅与地球相当,质量却几乎等同于太阳;它的伴星红矮星体型更大,质量却只有太阳的十分之一。两颗恒星相互绕行一周,耗时仅一个多小时。

红矮星的气体物质不断被白矮星引力剥离、流向后者。气流在运动过程中被急剧加热,进而辐射出X射线。与此同时,两颗恒星的磁场相互作用,产生规律的射电爆发,也就是天文学家观测到的周期性信号。

“所有辐射现象都和双星的轨道运动紧密相关。”罗斯解释,“有趣的是,射电信号和X射线信号的峰值并不同步,这说明两种辐射诞生于系统内不同区域。”

研究判断,射电爆发产生于伴星物质流与两颗恒星磁场的交互区域,磁场作用将能量汇聚,形成定向的射电辐射束。

破解长周期射电瞬变源谜题
长周期射电瞬变源刚被发现时,学界曾猜测它源自自转速度极慢的中子星(脉冲星)。但现有物理理论证明,转速如此缓慢的中子星,根本无法产生这类信号。本次新发现推翻了这一猜想,证实至少一部分长周期射电瞬变源,起源于含白矮星的双星系统。

悉尼大学物理学院院长、澳大利亚引力波发现卓越中心首席研究员墨菲教授表示:“此前已有研究将部分同类天体与双星系统关联,但这是人类首次清晰观测到完整的双星结构与物质吸积全过程。”

该系统也是人类发现的第二个能够持续产生X射线的长周期射电瞬变源,更是首个被彻底探明信号周期性成因的天体。

宇宙“罗塞塔石碑”:标杆性观测样本
ASKAP射电望远镜凭借超高灵敏度、优秀分辨率与超大巡天视场,得以捕捉到这类极易被忽略的特殊信号。科研人员认为,ASKAP J1745−5051将成为解读同类天体的重要参照标准。

罗斯将其比作天文学界的罗塞塔石碑:“这个系统为我们解读长周期射电瞬变源提供了钥匙。借助它,我们可以区分其他同类信号究竟来自脉冲星,还是白矮星双星系统。”

这一天体还是一座天然的“宇宙实验室”。地球上的实验室无法复刻如此极端的环境,而该双星系统,能帮助科学家研究物质在超强引力、强磁场中的运动规律。

“这类双星系统是天然的物理实验场,能帮助我们检验现有理论,弄清物质在强引力与强磁场下的真实行为。”罗斯说道。

后续观测计划
研究团队将联合射电、光学、X射线等多类型望远镜,对该双星系统展开持续观测。一方面进一步厘清各类辐射的产生机制,另一方面验证同类物理过程能否解释所有长周期射电瞬变源。

“每一次新发现,都在帮我们拼凑出完整的宇宙图景。对于这类全新宇宙现象,我们的探索才刚刚开始。”

合作团队与观测设备
本次研究为跨国合作项目,研究人员来自澳大利亚、美国、加拿大、中国、西班牙、以色列等国家。观测设备包括:澳大利亚ASKAP射电望远镜、澳大利亚望远镜紧凑阵列、南非MeerKAT射电望远镜、智利SOAR望远镜与麦哲伦望远镜,以及雨燕空间望远镜、爱因斯坦探针X射线卫星。
Reference: “Periodic radio and X-ray emission from an accreting white dwarf binary” by Kovi Rose et al. 1 June 2026, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-026-02882-x
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发布于 河北