根據一項新研究，附近一顆恆星的閃爍吸引了麻省理工學院（MIT）的天文學家們去研究距離地球3000光年的一個新的神秘系統。這顆奇怪的恆星似乎是一顆新的“黑寡婦雙星”–一顆快速旋轉的中子星或脈衝星，它正在慢慢吞噬一顆較小的伴星，就像蛛形綱動物對它的伴侶所做的那樣。
據天文學家所知，銀河系中大約有二十幾個“黑寡婦雙星”。這個最新的候選星被命名為ZTF J1406+1222，它的軌道周期是目前發現的所有恆星中最短的，脈衝星和伴星每隔62分鐘就會相互繞行。這個系統特別不尋常，因為它似乎承載着第三顆遙遠的恆星，每1萬年圍繞着兩顆內恆星運行。
這個可能的“黑寡婦”三星系統正在引起人們對這樣一個系統如何形成的問題。基於它的觀察，MIT的團隊提出了一個起源故事。與大多數“黑寡婦雙星”一樣，這個三星系統可能來自一個被稱為球狀星團的密集的老恆星星座。這個特殊的星團可能已經漂移到了銀河系的中心，在那裡，中央黑洞的引力足以將星團拉開，而將“黑寡婦”三星系統保留下來。
“這是一個複雜的誕生場景，”麻省理工學院物理系的博士后研究員Kevin Burdge說。“這個系統在銀河系中漂浮的時間可能比太陽存在的時間還要長。”
Burdge是5月4日發表在《自然》雜誌上的一項研究的作者，該研究詳細介紹了該團隊的發現。研究人員使用了一種新的方法來檢測這個三星系統。雖然大多數“黑寡婦雙星”是通過中央脈衝星發出的伽馬射線和X射線輻射發現的，但研究小組使用可見光，特別是雙星的伴星發出的閃光，來探測ZTF J1406+1222。
Burdge說：“就‘黑寡婦’而言，這個系統真的很獨特，因為我們用可見光發現了它，還因為它的伴星很寬，而且它來自銀河系中心。關於它，我們仍然有很多不了解的地方。但是我們有一個新的方法來尋找天空中的這些系統。”
該研究的共同作者是來自多個機構的合作者，包括華威大學、加州理工學院、華盛頓大學、麥吉爾大學和馬里蘭大學。
“黑寡婦雙星”的動力來自脈衝星–快速旋轉的中子星，是大質量恆星坍縮的核心。脈衝星有一個令人眼花繚亂的旋轉周期，每隔幾毫秒就會旋轉一圈，並在這個過程中發射出高能量的伽馬射線和X射線。
通常情況下，脈衝星在燃燒掉大量的能量後會迅速旋轉並死亡。但是每隔一段時間，一顆經過的恆星就會給脈衝星帶來新的生命。當一顆恆星接近時，脈衝星的引力將物質從恆星上拉下來，這為脈衝星的旋轉提供了新的能量。然後”回收”的脈衝星開始重新輻射能量，進一步剝離恆星，並最終將其摧毀。
Burdge說：“這些系統被稱為黑寡婦，因為脈衝星如何消耗回收它的東西，就像蜘蛛吃它的配偶一樣。”
迄今為止，每一個“黑寡婦雙星”系統都是通過脈衝星的伽馬射線和X射線閃爍來檢測的。作為第一次，Burdge通過伴星的光學閃爍發現了ZTF J1406+1222。
事實證明，伴星的白天一側–永遠面對着脈衝星的那一側–可能比它的夜晚一側熱很多倍，因為它不斷地從脈衝星那裡接受高能量輻射。
“我想，與其直接尋找脈衝星，不如試着尋找它正在吞噬的那顆星，”Burdge解釋說。
他推斷，如果天文學家觀察到一顆亮度周期性變化巨大的恆星，這將是一個強烈的信號，表明它與一顆脈衝星組成了雙星。
星體運動
為了驗證這一理論，Burdge和他的同事們查看了茲威基瞬變設施所拍攝的光學數據，這是一個位於加利福尼亞的天文台，可以拍攝夜空的寬場圖像。該小組研究了恆星的亮度，看看是否有任何恆星在大約一小時或更短的時間內發生了10倍或更多的劇烈變化–這些跡象表明存在一顆緊緊圍繞脈衝星運行的伴星。
該小組能夠挑選出十幾個已知的“黑寡婦雙星”，驗證了新方法的準確性。然後他們發現了一顆亮度變化為13倍的恆星，每62分鐘一次，表明它可能是一個新的“黑寡婦雙星”的一部分，他們將其標記為ZTF J1406+1222。
他們在蓋亞空間望遠鏡的觀測中發現了這顆恆星，蓋亞是由歐洲航天局運營的太空望遠鏡，對天空中恆星的位置和運動進行精確測量。通過回顧幾十年前斯隆數字天空調查對這顆恆星的測量，研究小組發現這顆雙星被另一顆遙遠的恆星所跟蹤。從他們的計算結果來看，這第三顆恆星似乎每隔一萬年就會圍繞內部雙星運行一次。
奇怪的是，天文學家們沒有直接檢測到雙星中的脈衝星的伽馬或X射線發射，這是確認“黑寡婦”的典型方式。因此，ZTF J1406+1222被認為是一個候選的“黑寡婦雙星”，該團隊希望通過未來的觀測來確認。
Burdge說：“我們確定的一件事是，我們看到一顆白天比夜晚熱得多的恆星，每隔62分鐘就圍繞某物運行一次。一切似乎都指向了它是一個黑寡婦雙星。但是它有一些奇怪的地方，所以它有可能是一個全新的東西。”
該小組計劃繼續觀察這個新系統，並應用光學技術來照亮天空中更多的中子星和“黑寡婦”。