天文学家发现罕见的白矮星脉冲星J1912-4410

天文学家发现罕见的白矮星脉冲星J1912-4410白矮星脉冲星的艺术印象。在这个双星系统中，一颗快速旋转的白矮星（右）将电子加速到接近光速。这些高能粒子产生的辐射爆发撞击伴生的红矮星（左），导致整个系统从射电到X射线范围内的脉动。资料来源：M.Garlick/华威大学/ESO这颗新的白矮星脉冲星是由一颗白矮星和一颗红矮星组成的极度接近的双星系统，加在一起可以装进太阳内部，是已知的第二颗同类脉冲星。白矮星是密度极高的恒星残骸，其质量与太阳相当，但体积却只有地球那么小。它们是在低质量恒星燃尽所有燃料、失去外层、内部强烈收缩时形成的。它们也被称为"恒星化石"，可以让人们了解恒星演化的各个方面。另一方面，脉冲星早在20世纪60年代就已为人所知，目前已发现3000多颗。它们是快速旋转的强磁中子星，带电粒子被超强电场从表面撕裂，然后被加速到接近光速。因此，它们会发出从射电到X射线甚至伽马射线范围的辐射，即光。由于恒星的快速旋转，短脉冲辐射会到达地球，这就是它们被称为脉冲星的原因。令科学界大吃一惊的是，2016年人们首次在一颗白矮星上观测到了脉冲星现象。令人惊讶的是，在这颗名为ARScorpii的恒星上，既没有极快的旋转，也没有真正脉冲星的强电场。这颗白矮星是在一个非常接近的双星系统中发现的，它的近邻--一颗类似太阳的红矮星--通过向它的磁场注入粒子来为它提供能量。这就从外部点燃了脉冲星现象，并像频闪镜一样照射着红伴星，使整个系统每隔一段时间就会急剧变亮或变暗。这两颗恒星--白矮星和红矮星--靠得如此之近，以至于可以塞进我们的太阳。探索磁场和“发电机模型”决定性因素是强磁场的存在，然而天体物理学家并不知道其原因。解释强磁场的一个关键理论是"发电机模型"，它认为白矮星的内核中有发电机，就像地球一样，只是比地球强得多。但为了验证这一理论，研究人员必须寻找其他白矮星脉冲星，以确定他们的预测是否正确。在同时发表于《自然-天文学》（NatureAstronomy）和《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）的两篇新研究中，一个有美国国家天文学研究所（AIP）参与的国际研究小组描述了新发现的白矮脉冲星J1912-4410（eRASSUJ191213.9-441044）。它距离地球773光年，每5分钟自转一圈，比我们的地球快300倍。白矮星脉冲星的大小与地球相似，但质量至少与太阳相当。这意味着一茶匙白矮星的重量约为15吨。白矮星的生命开始于极高的温度，然后经过数十亿年的冷却。J1912-4410的低温表明它已经非常古老了。这项研究证实，正如早期模型所预测的那样，有更多的白矮星脉冲星。J1912-4410的发现还证实了动力模型的其他预测。由于白矮星的年龄很大，脉冲星系统中的白矮星应该很冷。它们的伴星应该足够近，以至于白矮星过去的引力足以从伴星中提取质量，导致它们快速旋转。对于新发现的脉冲星来说，所有这些假设都成立：白矮星的温度低于13000开尔文，旋转频率很高，约为5分钟，而且白矮星的引力对伴星有很强的影响。合作研究与未来影响一个研究小组利用盖亚和WISE的数据寻找候选天体，重点是那些与天蝎座AR性质相似的天体。在观测了几十个候选天体后，他们发现了一个光变非常相似的天体。用其他望远镜进行的后续观测发现，这个系统大约每五分钟就会向地球发送一次射电和X射线信号。另一个研究小组利用Spectrum-X-Gamma卫星上的eROSITAX射线望远镜的数据，发现了近距离的白矮星/红矮星对。这两个小组联合起来进一步研究他们的新发现。"我们很高兴能在SRG/eROSITA进行的X射线巡天中发现这个天体，"AIPX射线天文学组组长、发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）上的这项研究的第一作者AxelSchwope博士指出。"利用欧空局的XMM-Newton卫星进行的跟踪观测显示了高能X射线区域的脉冲，这是将该天体确定为白矮星脉冲星所缺少的最后一个证据。这证实了这个新天体的不寻常性，并将白矮星脉冲星确定为一个新的类别，尽管目前只有两个成员"。华威大学物理系的IngridPelisoli博士是《自然-天文学》研究报告的第一作者，她补充说："磁场的起源是天文学许多领域的一大未决问题，对于白矮星来说尤其如此。白矮星的磁场可能比太阳的磁场强一百万倍以上，而动力模型有助于解释其中的原因。J1912-4410的发现为这一领域的研究迈出了关键的一步"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1405191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1405191.htm

天文学家发现银河系中最古老的行星碎片 被摧毁的星系残留物

天文学家发现银河系中最古老的行星碎片被摧毁的星系残留物艺术家对老白矮星WDJ2147-4035和WDJ1922+0233的印象，它们被轨道上的行星碎片所包围，这些碎片将吸附在恒星上，污染它们的大气。WDJ2147-4035是极其红色和暗淡的，而WDJ1922+0233是异常的蓝色。资料来源：华威大学/MarkGarlick博士大多数恒星，包括像我们太阳这样的恒星最终会变成白矮星。白矮星是一颗已经用完所有燃料的恒星，失去了它的外层，现在正经历着一个收缩和冷却的过程。在这个过程中，任何在轨道上的行星都会被打乱，在某些情况下，还会被摧毁，而它们的碎片会被留下来，吸附在白矮星的表面。为了进行这项研究，天文学家团队对欧洲航天局GAIA空间观测站探测到的两颗不寻常的白矮星进行了建模。这两颗恒星都受到了行星碎片的污染。其中一颗被发现为异常的蓝色，而另一颗则是迄今为止在本地银河系附近发现的最暗和最红的。两者都接受了科学家团队的进一步分析。天文学家们利用来自GAIA、暗能量调查和欧洲南方天文台的X-Shooter仪器的光谱和测光数据来计算这些恒星已经冷却了多长时间。他们发现"红色"恒星WDJ2147-4035的年龄约为107亿年，其中102亿年是作为白矮星冷却的时间。光谱学涉及分析来自恒星的不同波长的光。这可以检测出恒星大气中的元素何时吸收不同颜色的光，并帮助确定这些元素是什么，以及存在多少。通过分析WDJ2147-4035的光谱，研究小组发现了金属钠、锂和钾的存在，并初步探测到了碳在该恒星上的增殖--这使得该恒星成为迄今为止发现的最古老的金属污染的白矮星。第二颗"蓝色"恒星WDJ1922+0233只比WDJ2147-4035略微年轻，被成分类似于地球大陆地壳的行星碎片所污染。科学小组得出结论，尽管WDJ1922+0233的表面温度很低，但它的蓝色是由其不寻常的氦氢混合大气造成的。在红星WDJ2147-4035原本几乎是纯氦和高重力的大气中发现的碎片来自一个古老的行星系统，它在该星演化为白矮星的过程中幸存下来，这使得天文学家们得出结论，这是银河系中发现的围绕白矮星的最古老的行星系统。主要作者、华威大学物理系博士生阿比盖尔·埃尔姆斯说。"这些被金属污染的恒星表明，地球并不是唯一的，还有其他行星系统，其行星体与地球相似。97%的恒星都会变成白矮星，它们在宇宙中无处不在，所以了解它们非常重要，尤其是这些极冷的恒星。冷白矮星由我们银河系中最古老的恒星形成，它提供了关于银河系中最古老的恒星周围行星系统的形成和演变的信息。""我们正在发现银河系中最古老的恒星残骸，它们被曾经的类地行星所污染。想到这发生在100亿年的规模上，而且这些行星在地球形成之前就已经死亡，这真是令人惊讶。"天文学家还可以利用恒星的光谱来确定这些金属沉入恒星核心的速度，这使他们能够回顾过去，确定这些金属中的每一种在最初的行星体中的丰度。通过将这些丰度与在我们自己的太阳系中发现的天体和行星材料进行比较，我们可以猜测在恒星死亡并成为白矮星之前，这些行星会是什么样子--但在WDJ2147-4035的案例中，这已被证明是一种挑战。阿比盖尔解释说。"红星WDJ2147-4035是一个谜，因为吸积的行星碎片非常富含锂和钾，与我们自己的太阳系中已知的任何东西都不同。这是一颗非常有趣的白矮星，因为它的超冷表面温度、污染它的金属、它的老龄化，以及它具有磁性的事实，使它变得极为罕见"。华威大学物理系的Pier-EmmanuelTremblay教授说。"当这些古老的恒星在100多亿年前形成时，宇宙的金属含量没有现在这么丰富，因为金属是在进化的恒星和巨大的恒星爆炸中形成。这两颗被观测到的白矮星为行星的形成提供了一个令人兴奋的窗口，在一个金属贫乏和气体丰富的环境中，与太阳系形成时的条件不同。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332289.htm

发现蜘蛛脉冲星的缺失环节 天文学家验证了长期存在的理论

发现蜘蛛脉冲星的缺失环节天文学家验证了长期存在的理论M71E（图中右侧的脉冲星双星）、FAST（图中底部）和球状星团M71（背景）的照片。图片来源：ScienceApe/CAS/NAOC这些发现最近发表在《自然》杂志上。第一颗脉冲星发现于1967年。到目前为止，已经发现了大约3000个这样的迷人天体，它们像天空中的陀螺一样有规律地快速旋转。有些脉冲星位于双星系统中，与伴星一起运行。如果两颗恒星靠得很近，脉冲星就会吞食伴星的物质来保持旋转。开始时，伴星很重。但当脉冲星"吃掉"伴星后，两颗恒星就会靠得更近，并以越来越快的速度绕着对方旋转。相反，随着伴星质量减小，重量变轻，脉冲星就无法继续"掠夺"，从而将伴星推开。因此，脉冲星的轨道速度减慢了。这种行为让人联想到雌性蜘蛛吃掉雄性蜘蛛，因此天文学家将这两个阶段的天体分别以红背蜘蛛和黑寡妇蜘蛛命名。它们被统称为蜘蛛脉冲星。从红背蜘蛛到黑寡妇蜘蛛的演化需要很长的时间，最长可达数亿年。在此之前，只有处于红背蜘蛛和黑寡妇状态的双脉冲星系统被探测到，中间状态尚未发现。原因在于，该理论预测的中间状态脉冲星的轨道周期会非常短，而且两颗恒星之间的距离非常近，从而给观测带来了挑战。因此，蜘蛛脉冲星系统从红背星到黑寡妇星的演化理论并没有得到充分证明。然而现在，世界上最大、最灵敏的射电望远镜FAST证实了这种演化路径的可能性。研究小组利用FAST的长期观测发现了一个蜘蛛脉冲星系统，它的轨道持续时间是迄今发现的最短的，只有53分钟。根据观测过程中的各种迹象，研究人员确定该系统处于从红背到黑寡妇演化路径上的中间状态，从而填补了蜘蛛脉冲星演化理论中缺失的一环。"双星的轨道几乎是面对面的，这样的系统极为罕见。FAST利用其极高的探测能力，在浩瀚的星海中发现了它。这填补了蜘蛛脉冲星系统演化过程中的空白，体现了[FAST]前所未有的灵敏度。"《自然》杂志的审稿人认为这是一个"非常有趣的脉冲星双星系统"。这一发现将脉冲星双星系统最短轨道周期的记录缩短了约30%，表明蜘蛛脉冲星演化过程中出现了一个未知的新过程"。这项工作是与贵州大学、云南天文台、上海天文台、国家授时中心、北京大学、中国科学院大学、德国马克斯-普朗克研究所和拉斯维加斯内华达大学合作完成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380327.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380327.htm

天文学家寻找银河系隐藏的超新星残骸

天文学家寻找银河系隐藏的超新星残骸显示超新星遗迹形成过程的动画。新的研究将利用先进的望远镜，并将机器学习与人工观测相结合，希望能将已知超新星遗迹的数量增加一倍。银河系中已发现的超新星遗迹大约有300到400个，但对类似星系的研究表明，银河系中可能存在近1000个超新星遗迹。安德森将利用美国国家科学基金会提供的331170美元资助来缩小这一差距。他相信，在为期三年的研究结束时，他可以把已知超新星遗迹的数量增加一倍。西弗吉尼亚大学研究生蒂莫西-费伯（TimothyFaerber）和洛伦-安德森（LorenAnderson）教授研究超新星遗迹，以进一步了解银河系的特性和动力学。图片来源：西弗吉尼亚大学照片/纳撒尼尔-戈德温挑战与方法识别超新星残余物需要敏感的数据，而且具有挑战性。例如，安德森说超新星残骸经常与数量更多的HII区混淆，HII区是围绕大质量恒星的高密度等离子体云。安德森将与来自马里兰州波托马克的研究生蒂莫西-费伯（TimothyFaerber）合作，利用来自甚大阵列和MeerKAT望远镜的射电波长数据来识别超新星残余候选体，将机器学习软件与传统的"肉眼"扫描相结合。这种方法将使安德森能够发现新的超新星残留物，确认疑似超新星残留物，并将错误识别的残留物从星表中删除。"这项研究非常及时，"西弗吉尼亚大学引力波和宇宙学中心成员、天文学教授安德森说。"来自MeerKAT的最新数据允许对超新星残余物进行迄今为止最灵敏的搜索，而最近的工作已经确定了数百个可能的超新星残余物，这些残余物需要得到确认。我们已经开始对来自MeerKAT望远镜的几平方度的GPS数据进行初步搜索，结果令人难以置信。"洛伦-安德森（LorenAnderson），西弗吉尼亚大学埃伯利文理学院天文学教授。图片来源：西弗吉尼亚大学照片他说，他的方法非常适合在银河系内部拥挤的地方发现超新星残留物，从而增加发现仍未扩散或散布较远的较新残留物的几率。对于研究超新星对星际物质和辐射影响的研究人员来说，这些"年轻、紧凑"的残留物尤其有价值。新发现的意义安德森认为，每一个新确认的残余物都是一次详细研究的机会。例如，它可能使我们有机会对超新星爆炸所产生的物质进行三维重建，或者进一步了解超新星的冲击对银河系中其他物质的影响。他补充说，该项目还标志着一个寻找与脉冲星有关的超新星残余物的机会。脉冲星是恒星在超新星爆炸后留下的超密集旋转核心。尽管脉冲星和超新星残骸都是由超新星爆炸产生的，但它们很少被发现在一起。脉冲星之所以重要，是因为它们高度精确的"脉动"使其成为天文学家的宇宙时钟，包括安德森的西弗吉尼亚大学同事，他们在六月份发现了时空涟漪，成为国际头条新闻，这在很大程度上归功于他们对脉冲星的研究。教育推广安德森的研究小组将与西弗吉尼亚州科学公共推广小组合作，该小组负责培训西弗吉尼亚大学的本科生为K-12年级的学生进行科学、技术、工程和数学方面的介绍，使课堂成为当地正在发生的当前尖端科学的一部分。安德森说，西弗吉尼亚SPOT现有的演示都没有展示超新星，因此他们将开发一个新模块，同时提供射电望远镜的总体概述。演示将结合超新星残余物观测，这些观测数据将从绿岸天文台的望远镜中实时获取，让学生亲身体验天文学。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383719.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383719.htm

天文学家利用FAST望远镜发现前所未见的"矮星"脉冲

天文学家利用FAST望远镜发现前所未见的"矮星"脉冲中国科学院国家天文台韩金林研究员领导的研究小组利用五百米口径球面射电望远镜（FAST），从一颗明亮的脉冲星PSRB2111+46中探测到了独特的"矮脉冲"，并对射电辐射进行了前所未有的详细研究，探测了磁层中的未知物理学。这项研究成果今天（8月17日）发表在《自然-天文学》杂志上。脉冲星通常会发射周期性的无线电信号。然而，一些较老的脉冲星偶尔会在特定时间内停止发射，这种现象被称为"脉冲无效"。出现这种现象的原因可能是磁层中由于不利条件或磁场结构和辐射区域的变化而无法产生粒子。另外，粒子产生的区域也可能被其他地方产生的等离子体所淹没。由FAST探测到的PSRB2111+46磁层中来自雷暴和粒子雨滴的脉冲射电发射。资料来源：NAOC没有脉冲星辐射的确切原因仍然不明。当脉冲星的辐射被抑制时，要确定其磁层的物理状态非常具有挑战性。PSRB2111+46是一颗相对较老的脉冲星，科学家们早就知道这颗脉冲星的辐射经常会在一段时间内处于无效状态。然而，在2020年8月24日、8月26日和9月17日偶然观测到这颗脉冲星时，却在普通的无效期检测到了数十个异常微弱、非常窄的脉冲--这在以前是没有观测到的。为了验证这种新的发射状态，研究人员于2022年3月8日再次对这颗脉冲星进行了两个小时的观测。该研究的第一作者陈雪博士说："最后，我们挑选出了175个这样窄而弱的脉冲。据陈博士介绍，这种脉冲在脉冲宽度和能量方面与普通脉冲不同，因此被命名为'矮脉冲'。"来自脉冲星B2111+46的矮脉冲在脉冲宽度和辐射能量上与普通脉冲有明显的不同，这表明脉冲星的辐射状态与普通脉冲星不同。资料来源：NAOC矮脉冲的性质标准的单个脉冲是通过脉冲星磁极附近规则形成的间隙中广泛放电产生的粒子"雷暴"来发射辐射的，而矮脉冲则是由这颗濒临死亡的脉冲星的一个脆弱间隙中成对产生的一个或几个粒子"雨滴"产生的。这些零星、微弱、狭窄的脉冲构成了一种独立于正常脉冲的新辐射状态，而且这种脉冲通常表现出罕见的反向频谱，即它们在更高的射电频率上有更强的发射，而这种情况很少能在如此显著的时间尺度上从天文来源中探测到。"除了FAST，其他射电望远镜很难测量到这种矮脉冲的特性，"韩教授说，"对这种新的矮脉冲群的测量显示，即使在辐射几乎停止的情况下，脉冲星辐射的磁场结构也保持不变。""事实上，从其他几颗脉冲星中也探测到了数量较少的矮脉冲，"该研究的共同第一作者严毅说。"对这样的矮脉冲群进行详细研究，可以揭开一些未知脉冲星辐射处理的奥秘，并揭示脉冲星磁层中的极端等离子体状态。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377795.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377795.htm

天文学家观察到光线在白矮星周围发生弯曲

天文学家观察到光线在白矮星周围发生弯曲当然，它实际上并没有在天空中改变位置，只是看起来是这样的，在天文学家的观察下，根据光线围绕白矮星的弯曲情况。这是天文学家第一次注意到像LAWD37这样的单一、孤立的恒星周围的这种特殊效应。正在测量的白矮星图片来源：美国国家航空航天局，欧空局，彼得-麦格纳特。NASA,ESA,PeterMcGill(UCSantaCruz,IoA),KailashSahu(STSCI);图像处理。JosephDePasquale(STSCI)像LAWD37这样的恒星可以让我们对恒星的演变过程有了宝贵的了解。这颗特殊的恒星是类似于我们太阳的恒星死亡的结果。当这些恒星死亡并变成白矮星时，它们的外部物质被驱逐出去，只留下空间中一个热的、密集的核心。在这一点上，恒星周围的物质开始以不同的方式行动，为天文学家带来了更多的问题以等待回答。由于这颗白矮星在天文学上看离我们有点近，我们有大量关于它的数据。但是我们从来没有测量过它的质量。至少到现在为止没有。随着天文学家能够更多地了解这颗白矮星，我们很可能看到新的大门打开，以帮助科学家更深入地挖掘在我们整个宇宙中发现的其他孤立的恒星，这在天文学家发现这种新方法之前是不可能的。以前发现的大质量白矮星也帮助天文学家回答了关于恒星进化的重要问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343175.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343175.htm