罕见的“黑寡妇”恒星系统可以帮助解开时空的秘密

　　每隔4毫秒，一颗死星就会向我们的星球发射一束强大的辐射。别担心——地球会好起来的。有麻烦的是死星的小伙伴。在 3 月 11 日发表的一项新研究中，研究人员描述了这个命运多舛的双星系统——一种罕见的天体，被称为“黑寡妇”脉冲星，就像这种类型的系统得名的食人蜘蛛一样，这对较大的成员似乎打算吞噬和摧毁其较小的同伴。

　　不过，这个黑寡妇不会很快被斩首；较大的恒星似乎正在以慢得多的速度杀死它的伙伴。数百或数千年来，较大的恒星从较小的恒星附近吸收物质，同时用频闪的能量束轰炸小恒星，将更多的物质推向太空。

　　荷兰射电天文研究所 (ASTRON) 的博士生 Emma van der Wateren 告诉 Live Science，总有一天，较大的恒星可能会完全吞噬较小的恒星。但是，在那之前，科学家们希望让这个奇怪的系统发挥作用。通过监测这颗较大恒星非常稳定的脉冲以发现突然的不规则性，研究作者希望这颗脉冲星可以帮助他们探测时空结构中的罕见涟漪称为引力波。

　　“要探测引力波，你需要很多很多非常稳定的脉冲星。”范德沃特恩说。“而且与早期发现的黑寡妇脉冲星不同，这个系统非常稳定。”

　　2003 年，科学家们在距离地球约 10,000 光年的地方发现了恒星系统 J0610-2100，当时他们用射电望远镜注意到它的周期性脉冲。研究人员将该系统与脉冲星联系起来——一种旋转极快的小型、致密、坍缩的恒星。

　　这些死星是高度磁化的，在它们旋转时会从它们的两极发射出电磁辐射束。当其中一束光束指向地球时，效果就像一座灯塔，当光束闪过我们时，灯光会闪烁。如果光每 10 毫秒或更短时间闪烁一次（如 J0610？2100，每 3.8 毫秒闪烁一次），那么这颗恒星就属于更罕见的类别，称为毫秒脉冲星。

　　许多毫秒脉冲星与类似太阳的伴星共享它们的轨道，脉冲星会慢慢吞噬这些伴星。当脉冲星吞噬伴星喷出的旋转物质盘时，它们会发出 X 射线辐射，可以在整个银河系中发现。

　　有时，脉冲星可能会从其伴星那里获取超过其公平份额的物质。如果脉冲星的伴星质量小于地球太阳质量的十分之一，则该恒星系统称为“黑寡妇”脉冲星。

　　J0610？2100 是迄今为止探测到的第三颗“黑寡妇”脉冲星，而且似乎是最饥饿的脉冲星之一。研究发现，脉冲星的伴星质量仅为 0.02 个太阳质量，并且每 7 小时左右绕脉冲星绕一圈。

　　在他们的新论文中，van der Wateren 和她的同事分析了来自这个食人星系统的 16 年射电望远镜数据。虽然该系统无疑是一颗黑寡妇脉冲星，但团队惊讶地发现它缺少一些标志性的怪癖。

　　“通常，对于双星轨道的一部分，脉冲星的无线电发射完全消失，”范德沃特恩说。“这发生在伴星靠近脉冲星前方时，伴星发出的所有这些辐照物质都使脉冲星的脉冲发射黯然失色。”

　　16 年来，该恒星系统也从未出现过任何时间异常——与天文学家的预测相比，脉冲星的脉冲时间出现了突然的、微小的差异。

　　范德沃特恩说，这两种常见现象的缺失很难解释。这可能是因为这颗脉冲星的视线是倾斜的，因此射电日食对地球望远镜来说并不明显，或者脉冲星的伴星没有像其他显示这些特征的已知脉冲星那样受到强烈的辐射. 但无论如何，研究人员说，这个黑寡妇系统非常稳定且可预测——这使其成为探测引力波的完美候选者。

　　这些波（阿尔伯特·爱因斯坦首次预测）发生在宇宙中质量最大的物体相互作用时——比如黑洞或中子星碰撞时。波浪以光速在时间和空间中荡漾，在它们经过时扭曲了宇宙的结构。

　　天文学家希望探测引力波的一种方法是使用称为脉冲星计时阵列的系统同时监测数十个毫秒脉冲星。如果阵列中的每一个脉冲星在同一时间突然出现时间不规则，这可能证明有某种巨大的东西，如引力波，在前往地球的途中扰乱了它们的脉冲。

　　“我们还没有以这种方式探测到引力波，”范德沃特恩说。“但我认为我们正在接近。

　　范德沃特恩补充说：“这就是发现像这样一个高度可预测的黑寡妇脉冲星如此重要的原因。”

　　由于它们的射电日食和时间不规则性，通常过于喜怒无常，黑寡妇脉冲星很少是引力波探测的好候选者。但 J0610-2100 可能是一个例外——它的存在表明也可能存在其他合适的例外。就像它的蛛形纲动物一样，这只黑寡妇的食人咬伤最终可能会起到更大的作用。