新发现“独角兽”天体自转加速 挑战天体理论

天文学家发现一个被命名为CHIME J1634+44的LPT，据信是已知LPT中最明亮、极化程度最高的一个。此为艺术家绘制的示意图。(NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen)

天文学家发现一个被称为“长周期瞬变体”（long-period transient，LPT）的罕见天体。在迄今已知的LPT中，这个天体的极化程度最高，也是唯一一个被观测到会自转加速的天体。这种现象在同类天体中从未见过。天文学家称之为违反天文物理学原理的“独角兽”天体。

美国国家射电天文台（National Radio Astronomy Observatory，NRAO）在新闻稿中指出，天文学家借由位于西维吉尼亚州的绿堤天文台（Green Bank Observatory）等世界上最先进的一些射电望远镜，发现了这个被命名为CHIME J1634+44的LPT。

绿堤天文台是NRAO的一部分，它们都是美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）资助的主要设施。

LPT是一种天文学家最近才发现、会发射无线电脉冲的天体，其自转周期极长，有时候会持续数分钟至数小时。而CHIME J1634+44的独特性质，例如自转周期神秘缩短和异常极化，挑战了既有的科学认知，而且引发了关于这些天体如何运作的问题。

主导这项研究的绿堤天文台研究员董封丘（Fengqiu Adam Dong，音译）在提到CHIME J1634+44的独特特征时说：“即便在其它LPT中，你也可以称CHIME J1634+44为‘独角兽’。”

天文学家在2022年首次发现LPT。这种天体每隔几分钟或几小时就会发出一次无线电脉冲。尽管研究人员利用多个天文台对CHIME J1634+44观测数百次，但仍不清楚其重复发出无线电脉冲的确切时间。

董解释说，CHIME J1634+44似乎每14分钟会发出一次无线电脉冲，但有一个明显的次要周期为70分钟，正好是它的5倍。他们认为这两个周期都是真实的，它可能是一个有某种东西围绕中子星运行的系统。

在正常情况下，像中子星或白矮星这样的天体会随时间减慢旋转速度，因为它们会损失能量，因此它们的自转周期会变长。但CHIME J1634+44的周期正在变短，这意味着它正在加速旋转，而不是减速。

研究人员认为，CHIME J1634+44实际上可能是两颗恒星在非常近的距离相互绕行。如果这个双星系统的轨道正在收缩（可能是因为它们经由发射重力波或相互作用而损失能量），这会导致其周期看起来变短。天文学家曾在其它近距离互绕的成对白矮星中观察到这种轨道收缩的现象。

CHIME J1634+44发出的无线电脉冲是100%圆形极化的，这意味着无线电波在传播过程中会以完美的螺旋形状扭曲——这极为罕见。

天文学家尚未发现已知的中子星或白矮星在每次发出无线电波时都会出现这种情况。这意味着这些无线电波的产生方式与他们在所有其它已知天体中观察到的无线电波不同。

董补充说：“CHIME J1634+44的发现增加了已知的LPT数量，而且挑战了现有的中子星和白矮星模型，这表明可能还有更多类似的天体等待发现。”

这项发现为无线电天文学开辟了新的道路，使天文学家距离揭开这些神秘宇宙灯塔的奥秘更近了一步。

上述研究成果于7月17日发表在《天文物理期刊通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上。