神秘的無線電信號:銀河系中是否存在新型的恆星系統?

2020-11-23 騰訊網

在用「蒙哥」（一架設在南非卡魯沙漠的射電望遠鏡）觀察了南天壇座附近的天空大概兩個月之後，我們的科學團隊注意到了一個奇怪的現象。在過去的約三個星期內，一個物體的射電輻射增加了三倍。

受好奇心驅使，我們持續注視著這一物體，並又通過其他的望遠鏡跟蹤觀察這一現象。我們發現，這一不尋常的耀斑來自於我們這個星系裡的一個雙星系統——兩顆恆星互相環繞著運行。

然而，發表在皇家天文協會月刊的這一發現事實上卻很難解釋。

這是「蒙哥」首次發現的一個「瞬時源」——這是一個並不恆常的物體，它要麼在亮度上顯著變化，要麼完全淡入淡出我們視野。我們給它起了個朗朗上口的名字：「MKT J170456.2-482100」。這個亮斑是這一類發現的首例，而這也意味著它只是那些等待被發現的瞬時源的冰山一角。

在測量過程中被監測的射電輻射以及被圈出來的耀斑（圖由作者提供）

為了解釋我們的發現，我們開始比對我們發現的能量源和距離地球1800光年的TYC 8332-2529-1星的位置。因為這顆恆星是相對性明亮的，我們期望大量不同的光學望遠鏡——檢測的是可見的光而不是射電波——或許在過去的某一時刻已經觀測過這顆恆星。

幸運的是，在目前的情況下，我們還能用這些數據對這顆星有更多了解。它是巨大的——質量大概是太陽的2.5倍。

一些光學望遠鏡，包括自動化全天巡視，KELT以及ASAS-SN，提供了關於這顆星的超過18年的觀測數據。這些數據幫助我們發現了，這顆恆星的亮度在21天裡的變化。我們認為（會有這些變化）是因為這顆恆星上有許多的耀斑，就像日斑一樣。

我們用南非大型望遠鏡去獲取這顆恆星的光譜——就像用三稜鏡將白光分離成組成它的各段波長一樣。而這（光譜）能讓我們確定這顆恆星上存在的化學元素以及磁場。另外，科學家們也能通過它們判斷一顆恆星是否正在移動，因為運動能讓這些光譜線移位（即都卜勒頻移）。

這個光譜揭示了兩個事實：一個是這顆恆星有磁場，另一個是它環繞它的伴星運行的周期是21天。

然而到目前為止，通過我們的觀察，我們只能覺察到關於這顆伴星的非常模稜兩可的信號。也就是說這顆伴星比這顆巨大的恆星暗的多。而且，我們也發現這顆伴星的質量可能至少有太陽質量的1.5倍。

所以這伴星可能是什麼？或許像一顆白矮星（冰冷死寂的恆星），因為它們通常像這樣作為雙星系統的一部分。然而，大多數白矮星的質量比我們發現的這顆伴星小——它的最大質量是太陽質量的1.6倍。所以就不可能是白矮星。

事情變得有些複雜了！

這個射電耀發本身是由巨星的磁活動性引起的，它和日暈類似，只是更亮，也更有能量。但是，這樣的耀斑通常在矮星上被觀測到而不是巨星上。

已知的一種包含一顆巨星和一顆類日恆星的雙星系統或許可以用來解釋這些發現——巨星的磁活動性會引發這些耀斑。遺憾的是，這個系統並不適合，因為從光譜來看，沒有任何跡象表明雙星系統的伴星是一顆類日恆星。

從事這項研究的其中一個團隊，MeerTRAP的主要負責人，本·斯塔普爾斯說因為這個系統的特徵很難套用我們目前有的關於雙星或者耀星的知識，它「或許代表了一個完全新的能量源類」。

我們猜想這或許是我們之前從未見過的一類外來系統，它要麼是一顆環繞中子星（超新星爆炸而成的緻密殘骸）運行的存在射電耀發的巨星，要麼是一個黑洞。

在接下來的四年，「蒙哥」計劃繼續每周觀測這一能量源；同時，ASAS-SN光學望遠鏡也會對這一巨星作觀測。這意味著未來許多年，我們就能（繼續）探索這一能量源以及它散發的耀斑的物理特性和本質。

而這會告訴我們這個系統的動力學，這個耀斑如何發生以及從根源上幫助我們研究這個系統的形成。因為「蒙哥」會繼續在天空搜尋，我們希望這只是一個開始，還有更多的新奇能量源等待我們去發現。

作者：LAURA NICOLE DRIESSEN

FY：Brut Lee

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