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经过二十多年的追踪观察,一个神秘伽玛射线辐射源找到了

2020-10-28新闻21

二十多年来,天文学家一直在系统地追踪高能伽马射线的神秘来源。然而,其中一个仍然顽固——银河系中最亮的伽马射线来源。它似乎来自2740光年远的双星系统,仅找到一颗恒星。

现在,天文学家已经解决了这个难题,并通过搜索在2008年至2018年之间获得的伽玛射线数据确定了第二颗恒星。这两个恒星共同构成了我们见过的最奇怪的双星系统之一。

“双星系统和中心子子星(现在称为PSR J1653-0158)创造了新的记录。”德国汉诺威阿尔伯特·爱因斯坦研究所的天文学家拉斯·尼德说,“我们发现该双星系统的中子星非常重,其质量比我们太阳的质量稍大两倍。它的同伴的铅密度约为铅的六倍,但质量只有太阳的1%。”

“这对‘貌合神离夫妻’每75分钟绕轨道运行一次,比所有已知的类似双星速度都快。”

至少从2009年开始就考虑到,从系统中检测到的伽马射线必须由伽马射线脉冲星产生。然后,在2014年,通过X射线和伽玛射线源的光学观测,发现了一颗75分钟周期的变星。这是一颗微小的伴星,天文学家认为75分钟的周期与轨道周期一致,第二颗恒星是伽马射线的来源。

英国曼彻斯特大学乔德雷尔银行天体物理学中心的天文学家科林·克拉克说:“但是迄今为止,对其中所有中子星的搜索都是徒劳的。”

第二颗星被认为是脉冲星。这是一种快速旋转的中子星,在旋转时会从两极发出光束。那些光束有点像灯塔,以恒星自转的速度经过观察者。射电脉冲星更为常见,但伽马射线脉冲星则较为罕见。

为了确认第二颗恒星的存在,研究人员需要及时找到其旋转的脉动频率。科研团队付出了极大努力,他们利用成千上万的公民科学计划Einstein @ Home成员捐赠的计算能力,处理了NASA费米伽马射线太空望远镜上由大面积望远镜(LAT)收集的十年伽马射线数据。在短短两周内,他们发现了该双星系统的脉冲星。

这有点奇怪,脉冲星的旋转速度非常快,每秒超过500次。毫秒脉冲星的旋转速度非常快;这就是它们名称中“毫秒”部分的原因。但是PSR J1653-0158具有脉冲星有史以来最快的转速之一。

此外,恒星的磁场极弱。它位于有史以来检测到的脉冲星磁场强度的前三位之内。

伴星也很奇怪,因为它的重量极低。研究小组认为,这是一个被脉冲星吞噬的氦白矮星留下了残余物。这种系统称为“黑寡妇”双星系统。

尼德说:“一颗矮星的残骸在短短75分钟内以每秒700千米(每秒435英里)的速度绕脉冲星运转,仅是地球-月球距离的1.3倍。”

“这种不寻常的二重奏可能起源于一个极为紧密的双星系统,其中物质最初从伴星流向中子星,从而增加了它的质量,使其旋转得越来越快,同时减弱了它的磁场。”

科研团队对无线电波的搜索支持了这一假设。如果脉冲星正在发射任何脉冲,我们将无法检测到它们。这可能是因为系统周围环绕着吞噬矮化恒星产生的密集物质云。伽马射线可以穿透云层,但不能穿透无线电波。

无论哪种方式,PSR J1653-0158都是发现的第二毫秒脉冲星,它不会发出任何可检测到的无线电波。

克拉克说:“在像我们现在发现的那样的双星系统中,脉冲星被称为'黑寡妇'星,因为就像蜘蛛一样,它们会吞噬伴侣。”

“脉冲星通过其辐射和粒子风将其伴星蒸发,使恒星系统充满了无法透过无线电波的等离子体。”

?我们发现这个系统如此特殊,可能是因为技术的局限性。有了像Einstein@Home这样的工具,它基本上利用空闲计算时间提供超级计算能力,我们可能处于脉冲星发现新时代的顶峰。

汉诺威马克斯·普朗克引力物理研究所的天文学家布鲁斯·艾伦说,“在费米卫星发现的伽马射线源目录中,我敢打赌,还有几十个二元脉冲星。” “但是到目前为止,还没有人能够检测到它们的伽马射线的特征性脉动。我们希望借助Einstein @ Home做到这一点——也许还有其他惊喜等着我们去发现。”

#科学#中子星

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