一顆恆星的閃光引起了一個天文學家小組的注意，它是一個罕見的神秘系統的一部分。正如他們在最近發表在《自然》雜誌上的一篇論文中所報告的那樣，這個奇怪的恆星似乎是一個”黑寡婦雙星”–一種由快速旋轉的中子星或脈衝星組成的系統，它正在圍繞並慢慢吞噬一顆較小的伴星，就像經歷求偶舞蹈和交配后，雌蜘蛛對其伴侶所做的那樣。
由共同作者、麻省理工學院的博士后研究員凱文-伯德格領導的研究小組利用茲威基瞬變設施的數據發現了黑寡婦雙星，茲威基瞬變設施是一個位於加利福尼亞的觀測站，負責拍攝夜空的廣域圖像。
“這一發現強調了像ZTF這樣的大型時域觀測在發現罕見天體方面的潛力，”共同作者Eric Bellm說，他是華盛頓大學天文學研究助理教授，華盛頓大學DiRAC研究所的研究員，也是ZTF和位於智利的Vera C. Rubin天文台的科學家。
天文學家知道銀河系中大約有二十多個黑寡婦雙星。這個最新的候選系統被命名為ZTF J1406+1222，位於離地球3000光年的地方，具有目前所發現的最短的軌道周期，脈衝星和伴星每62分鐘繞着對方相互旋轉。該系統的獨特之處在於，它似乎還承載着第三顆遙遠的恆星，每隔一萬年就會圍繞着兩顆內部恆星運行。
這個”三重”黑寡婦提出了關於這樣一個系統如何形成的問題。根據其觀測結果，該小組提出了一個起源故事。與大多數黑寡婦雙星一樣，這個三重系統可能來自於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，中央黑洞的引力將星團拉開，同時留下了完整的三聯黑寡婦星。這種誕生情況非常複雜，並且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。
脈衝星是大質量恆星塌陷的核心，特點是擁有快得嚇人的旋轉周期，每隔幾毫秒就旋轉一次，並在這個過程中發射出高能量的伽馬射線和X射線的閃光。
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。但是偶爾，脈衝星的引力可以從一顆路過的流浪星上拉下物質，提供新的能量讓脈衝星重新旋轉起來。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。
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，但研究小組利用來自雙星伴星閃爍的可見光來探測ZTF J1406+1222。伯德格認識到，伴星所謂的”白天”一面，也就是永遠面對着脈衝星的那一面可能比它的”夜晚”一面熱很多倍，因為它從脈衝星那裡不斷接收高能輻射。他推斷，如果天文學家觀察到一顆亮度周期性變化很大的恆星，這將是一個強有力的信號，表明它與一顆脈衝星處於雙星之中。
為了驗證這一理論，伯德格和他的合作者研究了ZTF數據中的恆星亮度，觀察是否有恆星以10倍以上的速度急劇變化，而且時間尺度約為1小時或更短。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，他們發現了一顆恆星，它的亮度每62分鐘變化13倍，表明它可能是一個新的黑寡婦雙星的一部分。
通過斯隆數字天空測量系統對這顆恆星幾十年的測量，他們發現了這顆雙星被另一顆遙遠的恆星所跟蹤的證據。根據他們的計算，這第三顆恆星似乎每隔一萬年就會圍繞內部的雙星運行。
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，目前ZTF J1406+1222被認為是一個候選的黑寡婦雙星，該小組希望通過未來的觀測來確認。
伯德格說：”一切似乎都指向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。僅用ZTF識別這個黑寡婦雙星表明，幾年後，當更加強大的維拉-C-魯賓天文台上線時，我們應該能夠發現更多這樣的系統。