“蜘蛛”雙星系統被發現是強大伽馬射線的來源

2025-12-10 03:24:58 分類：知識 閱讀(5)

“蜘蛛”雙星系統被發現是強大伽馬射線的來源
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：天文學家利用位于智利的4.1米SOAR望遠鏡發現了第一個雙星系統的例子，其中一顆正在變成白矮星的雙星恒星正圍繞著一顆剛剛完成變成快速旋轉的脈沖星的中子星運轉。最初由費米伽馬射線太空望遠鏡探測到的系統現強線這兩顆恒星，是大伽這類雙星系統演變過程中的一個“缺失環節”。
一個明亮、馬射神秘的蜘蛛伽馬射線源被發現是一顆快速旋轉的中子星（被稱為毫秒脈沖星），它正圍繞著一顆正在演化為極低質量白矮星的雙星恒星運行。這些類型的系統現強線雙星系統被天文學家稱為“蜘蛛”，因為脈沖星在變成白矮星時往往會 “吞噬”伴星的大伽外部部分。
天文學家使用智利Cerro Pachón的馬射4.1米SOAR望遠鏡探測到了這個雙星系統，該望遠鏡是蜘蛛美國國家科學基金會NOIRLab計劃中Cerro Tololo美洲天文臺（CTIO）的一部分。
美國宇航局（NASA）的雙星費米伽馬射線空間望遠鏡自2008年發射以來，一直在對宇宙中產生大量伽馬射線的系統現強線天體進行編目，但并不是大伽所有它探測到的伽馬射線源都被分類。其中一個被天文學家稱為4FGL J1120.0-2204的馬射伽馬射線源，是整個天空中第二亮的伽馬射線源，直到現在還沒有被識別。
來自美國和加拿大的天文學家，在華盛頓特區美國海軍研究實驗室的Samuel Swihart的帶領下，使用SOAR望遠鏡上的古德曼光譜儀來確定4FGL J1120.0-2204的“真實身份”。正如NASA的Swift和歐空局的XMM-牛頓太空望遠鏡所觀察到的那樣，這個伽馬射線源也發射出X射線，它被證明是一個由每秒旋轉數百次的“毫秒脈沖星”和一個極低質量白矮星的前體組成的雙星系統。這個系統位于2600光年之外。
“密歇根州立大學在SOAR望遠鏡上投入的時間，它在南半球的位置以及古德曼光譜儀的精確性和穩定性，都是這一發現的重要方面，”Swihart說。
美國國家科學基金會NOIRLab項目主任Chris Davis指出：“這是一個很好的例子，說明一般的中型望遠鏡，特別是SOAR，可以用來幫助描述其他地面和天基設施的不尋常發現。我們預計，在未來的十年里，SOAR將在許多其他時變和多信使源的跟蹤中發揮關鍵作用。”
由古德曼光譜儀測量的雙星系統的光學光譜顯示，來自原白矮星伴星的光是多普勒位移的--交替位移到紅色和藍色--表明它每隔15小時就圍繞一顆緊湊、大質量的中子星運行。
Swihart說：“光譜還使我們能夠約束伴星的大致溫度和表面重力，”他的團隊能夠利用這些屬性并將其應用于描述雙星系統如何演變的模型。這使他們能夠確定該伴星是一顆極低質量的白矮星的前身，其表面溫度為8200℃，質量僅為太陽的17%。
當一顆質量與太陽相似或更小的恒星到達其生命的終點時，它將耗盡用于推動其核心核聚變過程的氫。有一段時間，氦氣會接管并為恒星提供動力，使其收縮和升溫，并促使其膨脹和演化成一個大小為數億公里的紅巨星。最終，這顆膨脹的恒星的外層可以被吸附到一個雙星伴星上，核聚變停止，留下一個與地球差不多大小的白矮星，在超過100,000℃的溫度下發熱。
4FGL J1120.0-2204系統中的原白矮星還沒有完成演化。Swihart說：“目前它是膨脹的，半徑大約是質量相似的正常白矮星的五倍。它將繼續冷卻和收縮，在大約20億年后，它將看起來與我們已經知道的許多極低質量的白矮星相同。”
毫秒脈沖星每秒鐘旋轉數百次。它們是通過從一個伴星那里吸收物質而旋轉起來的，在這種情況下，它們來自成為白矮星的恒星。大多數毫秒脈沖星都會發出伽馬射線和X射線，通常是當脈沖星風（即從旋轉的中子星發出的帶電粒子流）與從伴星發出的物質相碰撞時。
Swihart表示，目前已知的極低質量的白矮星大約有80個，但“這是發現的第一個極低質量的白矮星的前兆，它很可能是圍繞著一顆中子星運行”。因此，4FGL J1120.0-2204是對這一自旋過程尾部的獨特觀察。所有其他已經發現的白矮星-脈沖星雙星都遠遠超過了自旋上升階段。
Swihart說：“用SOAR望遠鏡進行的后續光譜分析，針對的是不相關的費米伽馬射線源，使我們能夠看到這個伴星正在圍繞著什么東西運行。如果沒有這些觀測，我們不可能發現這個令人興奮的系統。”