脉冲星和恒星每 62 分钟相互绕行一次。 有史以来最快的“黑寡妇”二进制文件

图片说明:黑寡妇脉冲星及其伴星的图解视图。 脉冲星的伽马射线发射(洋红色)强烈加热恒星的正面(橙色)。 脉冲星正在逐渐蒸发它的伙伴。 由 NASA 的戈达德太空飞行中心/Cruz deWilde 提供

银河系有其独特之处,从黑洞和磁星到发光的蓝色变星和奇怪的新世界。 但是,你听说过“黑寡妇二进制”吗? 这不是一个容易让人记住的名字,特别是如果你害怕蜘蛛的话。 但是,这些东西实际上存在于我们的银河系中,它们很迷人。

想象一下太空中的一对双星——一颗在轨道上与脉冲星(一颗快速旋转的中子星)共舞的普通恒星。 现在,想象一下脉冲星的强大引力吞噬了它的伴星。 它从字面上将气体团块从恒星中拉出,这样它就可以吃点东西了。 由于脉冲星会随着时间的推移而减速,这颗恒星的“快乐餐”赋予了脉冲星新的生命。 可悲的是,伴星在此过程中被摧毁。

为什么叫“黑寡妇”? 这种自相残杀行为非常类似于地球上的黑寡妇蜘蛛在交配后对她的男性伴侣所做的事情。 天文学家喜欢这个类比,瞧——现在我们有了黑寡妇双星。


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找到一个不寻常的

最新的黑寡妇二进制比它在银河系中的两打兄弟姐妹还要奇怪。 它不仅吞噬了它的伴星,而且这颗倒霉的邻居恒星在与脉冲星一起快速运行 62 分钟的轨道上也遭受了命运。 这是在这些双星之一中见过的最快的轨道舞蹈之一。

那不是全部。 正如他们在深夜电视广告中所说,等等——还有更多。 另外一颗星是该系统的一部分。 它离中心对很远,并在一个非常大的轨道上移动,每 10,000 年将它带到脉冲星和缓慢侵蚀的伴星附近。 第二颗恒星的存在使其成为三重黑寡妇系统。 正如你可以想象的那样,这个奇怪的相互作用的三元组的存在引发了很多问题,主要是为了首先找到它,然后弄清楚这个分组是怎样形成的。

寻找这个稀有的二进制文件

该系统有一个类似于密码的目录名称:ZTF J1406+1222。 这些数字实际上告诉你它在天空中的坐标。 该分组距离地球约 3,000 光年——实际上是相对的 close 在银河距离方面。 麻省理工学院的天文学家首先通过跟踪脉冲星发出的伽马射线和 X 射线发射来观察它及其垂死的伴侣。 事实证明,迄今为止,天文学家发现的每一个黑寡妇双星都被它发出的伽马射线和 X 射线发射探测到。 找到这个的转折是寻找一些不同的东西,因为它在那些光区不是很亮。

在这种情况下,迅速消失的恒星是一个明显的线索。 由于天文学家尚未直接探测到伴星脉冲星的伽马射线和 X 射线辐射,因此他们发挥了创造力并专注于寻找 close 伴星。 麻省理工学院博士后研究员、天文学家 Kevin Burdge 说,他是 自然 关于这个古怪的系统,被蚕食的恒星过热的一面使它更容易被发现。 “我想,与其直接寻找脉冲星,不如试着寻找它正在烹饪的恒星,”他在最近的新闻稿中说。

事实证明,恒星的“白天侧”——始终面向脉冲星的半球——被高能脉冲星辐射所覆盖。 它吃掉了星星。 这种辐射浴使伴星白天的一面比它的夜晚热得多。

使用所有数据查找系统

Burdge 和他在麻省理工学院的团队使用来自多个来源的观察结果来定位这个系统。 这包括 盖亚太空望远镜 数据库,它一直在为我们稳步探索银河系, 斯隆数字天空调查, 和光学信息 加利福尼亚的 Zwicky 临时设施 寻找系统并描述其轨道。 他们通过测试他们的观测方法发现了十几个已知的黑寡妇双星,然后发现了一颗每 62 分钟亮度变化 13 倍的恒星。 这是一个“啊哈!” 这就是他们找到 ZTF J1406+1222 的方式。

盖亚太空望远镜的插图。 麻省理工学院天文学家用来搜索黑寡妇二进制文件的来源之一。 图片来源:剑桥卡弗里宇宙学研究所。
盖亚太空望远镜的插图。 麻省理工学院天文学家用来搜索黑寡妇二进制文件的来源之一。 图片来源:剑桥卡弗里宇宙学研究所。

这个三重黑寡妇二进制文件的起源

这个不寻常的群体的进化故事很复杂。 根据 Burdge 和他的团队的说法,要获得这样的三重黑寡妇,您需要三样东西:球状星团、银河系的核心和我们银河系的中心黑洞(称为人马座 A*)。 “这是一个复杂的分娩场景,”凯文·伯奇说。 “这个系统在银河系中漂浮的时间可能比太阳存在的时间还要长。”

ZTF J1506+1222 三重黑寡妇系统可能诞生于数十亿年前环绕银河系核心的众多球状星团之一。 银河系目前有大约 150 个(可能更多)这些密集的旧恒星系统围绕核球运行。 这并不罕见,因为许多星系都有这些星团,并且它们在银河历史中发挥了重要作用。 反正ZTR J1506+1222的家用集群也有过流浪的倒霉经历 close 射手座 A* 及其超大质量黑洞。 这将集群撕裂了,但不知何故,三重黑寡妇系统在那次遭遇中幸存下来。 从那以后,它一直在穿越银河系。

还有更多吗?

还有其他这样的系统吗? Burdge 并没有将他们排除在外。 “我们确定的一件事是,我们看到一颗恒星的白天比夜晚热得多,每 62 分钟围绕某物运行,”他说。 “一切似乎都表明它是一个黑寡妇二进制文件。 但它有一些奇怪的东西,所以它可能是全新的东西。”

团队将继续关注这个新系统,看看它接下来会做什么。 他们从这一发现中学到的知识将帮助他们在银河系中寻找更多的黑寡妇双星。

这项工作得到了美国国家科学基金会的部分支持。

了解更多信息:

天文学家发现了一个轨道最短的罕见“黑寡妇”双星。

宽层次三元组中的 62 分钟轨道周期黑寡妇双星