恆星「羅塞塔石碑」揭示了神秘宇宙訊號的來源

這項發現是由雪梨大學科學家領導的國際研究小組利用 CSIRO 的 ASKAP 射電望遠鏡得出的。他們的發現找出了一種被稱為長週期無線電瞬變的罕見物體的起源，這種神秘的無線電波爆發自從首次在銀河系的幾個地方被發現以來就一直讓天文學家感到困惑。

結果發表於 自然天文學。

主要作者、雪梨大學物理學院和聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO) 的博士生科菲·羅斯 (Kofi Rose) 表示，該團隊終於能夠將這些神秘信號之一與特定類型的恆星系統聯繫起來。

羅斯先生說：“我們第一次確定了這些信號的來源，確認來源是‘災難變星’，或者是一顆正在吸積的白矮星。”

「多年來，長時間的電波凌日一直困擾著天文學家，」羅斯先生說。 “我們只發現了大約十幾個，它們的起源尚不清楚。現在，我們已經能夠證明其中一個瞬變的來源來自白矮星從伴星虹吸物質。”

偵測到罕見的白矮星系統

新發現的系統稱為 ASKAP J1745−5051，由被困在極近軌道上的一顆白矮星和一顆紅矮星組成。白矮星是一顆死亡恆星的緻密殘餘物，其大小與地球相當，但質量與太陽相似。它的伴星是一顆體積大得多但質量較小的紅矮星，其質量約為太陽的十分之一。

兩顆恆星繞彼此運行僅一個多小時。

當白矮星從其伴星吸取氣體時，物質會升溫並發射 X 射線。同時，恆星磁場之間的相互作用產生強大的電波爆發。這些排放以每 1.4 小時一次的固定週期重複進行。

「所有這些排放都與系統的軌道運動有關，」羅斯先生說。 “但有趣的是，無線電和 X 射線訊號不會同時達到峰值，這告訴我們它們是在系統的不同區域產生的。”

研究人員發現，當恆星的磁場與流向白矮星的帶電物質流碰撞並相互作用時，可能會產生無線電波。這個過程會產生掃過太空的緊密聚焦的輻射爆發。

解開長期以來的瞬變無線電之謎

當長週期瞬態無線電波首次被發現時，許多天文學家懷疑它們可能是異常緩慢旋轉的中子星，稱為脈衝星。然而，目前的模型表明緩慢旋轉的中子星應該無法產生這些訊號。

新的發現支持了不同的解釋。一些長週期瞬態無線電波似乎起源於包括白矮星的雙星系統。

雪梨大學物理學院院長、ARC 重力波探測卓越中心 (OzGrav) 高級研究員 Murphy 教授表示：“以前曾將一些類似的物體與雙星系統聯繫起來，但這是我們第一次能夠清楚地看到恆星和吸積過程。”

該系統也是已知的第二個能夠產生常規 X 射線的遠程瞬態無線電系統。這是科學家首次確切地證實了導致周期性行為的原因。

宇宙羅塞塔石碑

研究人員認為，ASKAP J1745−5051 可能成為了解其他神秘無線電瞬變的重要參考對象。

該系統是透過 ASKAP 發現的，ASKAP 是澳洲國家科學機構 CSIRO 擁有和營運的射電望遠鏡。 ASKAP 結合了寬視野、高解析度和卓越的靈敏度，使其在檢測可能被忽視的異常訊號方面特別有效。

「這個系統為我們提供了一種解碼這些訊號的方法。它可以幫助我們確定其他長週期瞬態階段是否類似於脈衝星或白矮星系統，表現得像羅塞塔石碑恆星，」羅斯先生說，他指的是在埃及發現的有助於翻譯古代象形文字的人工製品。

除了幫助解釋神秘的無線電訊號之外，該系統還為科學家提供了一個難得的機會來研究地球上實驗室無法重現的極端物理條件。

「這些系統是天然的實驗室，」羅斯先生說。 “它使我們能夠測試我們對物質在強磁場和強引力下如何表現的理解。”

計劃的未來觀測

該團隊計劃繼續使用射電、光學和 X 射線望遠鏡研究該系統。透過結合不同波長的觀測結果，他們希望更了解這些訊號是如何產生的，以及類似的機制是否可以解釋更廣泛的長週期瞬態無線電波。

「每項新發現都有助於我們拼湊出更大的圖景，」羅斯先生說。 “我們才剛開始了解這類新的宇宙事件。”

國際合作包括來自澳洲、美國、中國、加拿大、西班牙和以色列的研究人員。使用澳洲聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO) 的 ASKAP 和澳洲緊湊型望遠鏡陣列、南非的 MeerKAT 射電望遠鏡、智利的 SOAR 和麥哲倫光學望遠鏡以及斯威夫特 (UV/X 射線) 和愛因斯坦探測器 (X 射線) 天文台進行觀測。

作者報告沒有競爭利益。這項研究的資金由澳洲研究委員會重力波探測卓越中心 (OzGrav)、美國太空總署 (NASA) 以及阿爾弗雷德·P·斯隆 (Alfred P. Sloan) 教授、哈利·梅塞爾 (Harry Messel) 物理學捐贈研究獎學金、歐洲研究委員會和中國留學基金委提供。