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一个罕见的黑寡妇星系统可能有助于解开时空的秘密

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每 4 毫秒,一颗死星就会向我们的星球发射一束强大的辐射。 别担心——地球一切都会好起来的。 麻烦的是死星的小伙伴。

在一项新的研究中,科学家们描述了这个命运多舛的双星系统——一种罕见的天体,被称为黑寡妇脉冲星。 就像这种系统得名的食人蜘蛛一样,这对中较大的成员似乎有意吞噬和摧毁较小的同伴(雌性蜘蛛通常比雄性蜘蛛大)。 不过,吸收的快是漫长的等待,大星杀死伙伴的速度似乎要慢得多。 在数百年或数千年的时间里,较大的恒星从较小的恒星周围吸收物质,同时向较小的恒星发出频闪的能量束,将更多的物质喷射到太空中。

荷兰射电天文学研究所 (ASTRON) 的博士后研究员、主要研究作者 Emma van der Wateren 告诉 Live Science,有朝一日较大的恒星可能会完全吸收较小的恒星。 但在此之前,科学家们希望让这个奇怪的系统发挥作用。 该研究的作者希望,通过监测这颗较大恒星异常稳定的突然异常脉冲,这颗脉冲星将帮助他们探测时空结构中罕见的涟漪,即引力波。

0610年,科学家们在距离地球约2100光年的地方发现了恒星系统J10-000,当时他们用射电望远镜观察了它的周期性脉动。 研究人员将该系统与脉冲星联系在一起,脉冲星是一种旋转速度非常快的小型、致密、坍缩的恒星。

这些死星被强烈磁化,并且在旋转时从它们的两极发出电磁辐射。 当其中一束光束射向地球时,其效果类似于灯塔:当光束经过我们时,灯会忽明忽暗。 如果光线每 10 毫秒或更短时间闪烁一次(例如 J0610-2100,它每 3,8 毫秒闪烁一次),那么这颗恒星就属于更罕见的类别,称为毫秒脉冲星。

许多毫秒脉冲星与类似太阳的伴星共享轨道,脉冲星会慢慢吞噬这些伴星。 当脉冲星吸收从伴星喷出的旋转物质盘时,它们会发出可以在整个银河系中探测到的 X 射线。

一个罕见的黑寡妇星系统可能有助于解开时空的秘密
脉冲星吞噬伴星物质的插图。 黑寡妇脉冲星的伴星质量减少到地球太阳质量的十分之一甚至更少。

有时一颗脉冲星从它的伴星那里得到的东西可能比它应得的多。 如果脉冲星的伴星质量小于地球太阳质量的十分之一,那么这样的恒星系统就被称为“黑寡妇”脉冲星。

J0610-2100 是迄今为止发现的第三颗黑寡妇脉冲星,而且似乎是最饥饿的脉冲星之一。 研究发现,脉冲星的伴星质量仅为太阳质量的 0,02 倍,并且每七小时左右绕脉冲星旋转一周。 科学家分析了来自这个食人星系统的 16 年射电望远镜数据。 尽管该系统与黑寡妇脉冲星有着明确无误的相似之处,但该团队惊讶地发现它缺乏一些与众不同的特征。 例如,恒星系统从未表现出所谓的射电变暗,这是其他黑寡妇脉冲星几乎普遍存在的现象。 在 16 年中,该恒星系统也从未在时间上出现任何偏差——与天文学家的预测相比,脉冲星脉冲时间的突然微小差异。

根据 Van der Vateren 的说法,这两种常见现象的缺失很难解释。 也许这颗脉冲星的视线发生了偏移,以至于地面望远镜根本看不到射电日食,或者这颗脉冲星的伴星发射的辐射不如其他具有这些特征的已知脉冲星那么多。 但无论如何,研究人员表示,这个黑寡妇系统非常稳定且可预测,使其成为探测引力波的理想候选者。

当宇宙中最强大的物体相互作用时——例如,当黑洞或中子星碰撞时,这些波(首先由阿尔伯特·爱因斯坦预测)就会发生。 波以光速在时间和空间中震荡,在它们的路径上扭曲了宇宙的结构。

天文学家希望探测引力波的一种方法是使用称为脉冲星同步阵列的系统同时监测数十毫秒的脉冲星。 如果大约在同一时间,阵列中的每颗脉冲星突然出现时间上的不规则性,这可能表明某些巨大的东西,例如引力波,在它们前往地球的途中扰乱了它们的脉冲。 这就是发现像这颗这样高度可预测的黑寡妇脉冲星如此重要的原因。

黑寡妇脉冲星由于其射电日食和时间异常而通常过于不稳定,很少是引力波探测的好候选者。 但 J0610-2100 可能是一个例外——它的存在本身就表明可能还有其他相关的例外。

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