此前的研究认为,LPT(长周期瞬变射电信号)的可能来源包括旋转极慢的中子星磁星,以及由白矮星和伴星组成的双星系统。然而,磁星假说与现有理论模型存在矛盾。

另一方面,虽然有少数案例暗示与白矮星双星有关,但此前尚无直接证据确认吸积过程的实际发生。

在此背景下,由澳大利亚悉尼大学牵头的国际研究团队利用澳大利亚平方公里阵列探测器(ASKAP)进行天空巡天,成功识别出神秘天体ASKAP J174508.9-505149的真实身份。这一观测结果被认为是迄今为止最有力的证据,表明LPT现象的源头之一。

悉尼大学物理学院及联邦科学与工业研究组织的博士生Kovi Rose在新闻发布会上表示:“我们首次准确定位了这些信号的起源。我们证明了其中一个瞬变信号的源头是一个白矮星,正在主动从伴星吸积物质。”

白矮星与伴星的双星系统

通过光谱观测,Rose及其团队确认ASKAP J1745-5051展现出氢的巴尔末系列发射线和氦的发射线(HeI和HeII)。其中,强烈的HeII发射线是“磁性灾变变量星”的典型光学特征。

灾变变量星是指白矮星从伴星吸积物质的紧密双星系统。若白矮星拥有强磁场,气体沿磁力线吸积,则称为“磁性灾变变量星”。

此外,巴尔末系列发射线的径向速度分析显示,该双星系统的轨道周期约为1.368小时,与射电脉冲的重复周期约1.345小时相符。基于轨道周期,伴星质量约为太阳的0.096倍,半径约为太阳的0.13倍,属于M6型红矮星。

换言之,ASKAP J1745-5051是一个白矮星与红矮星极近距离绕转的双星系统。白矮星是寿命终结恒星的高密度残骸,体积约地球大小,质量却相当于太阳。伴星红矮星体积较大但密度较低,质量约为太阳的十分之一。两星绕转周期仅略超一小时。

射电波与X射线揭示双重谜团

观测显示,射电爆发和X射线发射由不同机制产生。白矮星吸积伴星气体时,气体加热发射X射线;同时,两星磁场相互作用区域产生强烈射电爆发。射电和X射线峰值不重合,表明它们在系统中不同位置产生。

中国科学院“爱因斯坦探测器”卫星观测数据揭示X射线辐射周期约为1.32小时。研究人员认为,X射线波动幅度大,暗示白矮星的吸积率随时间变化。

ASKAP J1745-5051是第三个在X射线中检测到的LPT,也是第二个显示规律X射线发射的LPT,且首次确认该规律源自双星轨道运动。

该射电信号还表现出LPT中未曾见过的特征:脉冲呈椭圆偏振,发射频率上端随较长周期节拍上下波动。该节拍可能源自白矮星自转与轨道运动的不对齐,但本研究未能确定自转周期。

此外,还观测到“调制带”现象,即脉冲强度呈条纹状调制。据报道,这是首次在除木星-木卫一系统外的双星系统中发现此现象。

宇宙的“罗塞塔石碑”

研究人员视ASKAP J1745-5051为解密LPT的关键参照物。Rose强调,此发现或如同解读古埃及象形文字的“罗塞塔石碑”,有助于判断其他LPT是否与中子星脉冲星或白矮星系统相关。

悉尼大学物理系主任Tara Murphy表示:“此前虽有类似天体与双星系统相关,但这是首次清晰观测到两颗恒星及吸积过程的实际发生。”

类似ASKAP J1745-5051的星系可作为研究强磁场和引力下物质行为的天然实验室,这些条件地球上难以复制。研究团队计划继续利用射电、光学和X射线望远镜观测,揭示LPT产生机制。