艺术家对白矮星脉冲星的印象。在这个双星系统中，一颗快速旋转的白矮星(右)将电子加速到接近光速。这些高能粒子产生的辐射爆发击中伴随的红矮星(左)，导致整个系统从无线电到x射线范围内脉动。Credit: M. Garlick/University of Warwick/ESO
阿斯特罗科学家们发现了一颗罕见的白矮星脉冲星，提高了我们对恒星演化和白矮星磁场的理解。这一发现支持了发电机模型，并表明宇宙中存在更多这样的脉冲星。
华威大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(aiP)在两项独立研究中发现了一种罕见的恒星系统，为发电机模型对恒星演化的预测提供了新的见解。这颗新发现的白矮星脉冲星是由一颗白矮星和一颗红矮星组成的距离非常近的双星系统，合在一起可以容纳太阳，这是已知的第二颗此类脉冲星。
了解白矮星和脉冲星
白矮星是密度极高的恒星残骸，质量与太阳相当，但体积与地球相当。它们是在低质量恒星燃烧完所有燃料，失去外层，内部剧烈收缩的情况下形成的。它们也被称为“恒星化石”，提供了对恒星演化各个方面的见解。
另一方面，脉冲星自20世纪60年代以来就被发现，目前已经发现了3000多个。它们是快速旋转的强磁性中子星，在这些中子星中，带电粒子被超强电场从表面撕裂，然后加速到接近光速。结果，它们发出辐射，即光，在无线电到x射线甚至伽马范围。由于恒星的快速旋转，短脉冲辐射到达地球，这就是它们被称为脉冲星的原因。
一个惊人的发现:白矮星脉冲星
令科学界非常惊讶的是，2016年首次在白矮星上观察到脉冲星现象。令人惊讶的是，在这颗恒星，天蝎座AR，既没有极快的旋转，也没有真正脉冲星的强电场。
然而，这颗白矮星是在一个非常接近的双星系统中发现的，它的近邻——一颗类似太阳的红矮星——通过向其磁场注入粒子，为它提供了粒子。这从外部点燃了脉冲星现象，并像用频闪仪一样照射红色伴星，导致整个系统在有规律的间隔内戏剧性地变得明亮和暗淡。这两颗恒星，白矮星和红矮星，靠得很近，可以装进我们的太阳。
探索磁场和发电机模型
决定性的因素是强磁场的存在，然而，天体物理学家还不知道其原因。解释强磁场的一个关键理论是“发电机模型”，该理论认为白矮星的核心有发电机，也就是发电机，就像地球一样，只是比地球强得多。但为了验证这一理论，研究人员必须寻找其他白矮星脉冲星，看看他们的预测是否正确。
在《自然天文学》和《天文学与天体物理学》上同时发表的两项新研究中，AIP参与的一个国际团队描述了新发现的白矮星脉冲星J1912-4410 (eRASSU J191213.9-441044)。它距离地球773光年，每5分钟绕自己的轴旋转一次，比我们的地球快300倍。白矮星脉冲星的大小与地球相似，但质量至少与太阳一样大。这意味着一茶匙的白矮星重约15吨。白矮星的生命开始于极高的温度，然后经过数十亿年的冷却。J1912-4410的低温表明它非常古老。
有限公司发电机模型的确认
这项研究证实，正如早期模型所预测的那样，存在更多的白矮星脉冲星。从发电机模型中得出的其他预测也被J1912-4410的发现所证实。由于它们的年龄很大，脉冲星系统中的白矮星应该是凉爽的。它们的伴星应该离得足够近，以至于白矮星过去的引力足够强，可以从伴星中吸取质量，从而使它们快速旋转。所有这些假设都适用于新发现的脉冲星:白矮星的温度低于13000开尔文，自转频率约为5分钟，白矮星的引力对伴星有很强的影响。
合作研究和未来影响
一个团队使用来自盖亚和WISE的数据来寻找候选者，重点关注那些与天蝎座AR具有相似属性的候选者。在观察了几十颗候选行星后，他们发现了一颗具有非常相似的光变化的行星。用其他望远镜进行的后续观测显示，这个系统大约每五分钟向地球发送一次无线电和x射线信号。另一个研究小组利用光谱- x -伽马卫星上的eROSITA x射线望远镜的数据来寻找距离较近的白矮星/红矮星对。两个团队联合起来进一步研究他们的新发现。
“我们很高兴在SRG/eROSITA进行的x射线调查中发现了这个物体，”AIP x射线天文学小组负责人Axel Schwope博士说，他是发表在《天文学与天体物理学》上的研究报告的第一作者。ESA的xmm -牛顿卫星的后续调查显示了高能x射线区域的脉动，这是确定该物体为白矮星脉冲星的最后一个缺失证据。这证实了新天体的不寻常性质，并将白矮星脉冲星确立为一个新类别，尽管目前只有两个成员。”
华威大学物理系的Ingrid Pelisoli博士是《自然天文学》研究的第一作者，他补充说:“磁场的起源在天文学的许多领域都是一个悬而未决的大问题，对于白矮星来说尤其如此。白矮星的磁场比太阳的磁场强100多万倍，发电机模型有助于解释原因。J1912 - 4410的发现是这一领域向前迈出的关键一步。”
引用:
“白矮星脉冲星eRASSU J191213.9?441044的x射线特性”，作者:A. Schwope、T. R. Marsh、A. Standke、I. Pelisoli、S. Potter、D. Buckley、J. Munday和V. Dhillon, 2023年6月15日，《天文学与天体物理学》。0004 - 6361/202346589 DOI: 10.1051 /
Ingrid Pelisoli, T. R. Marsh, David A. H. Buckley, I. Heywood, Stephen，“从射电到x射线探测到的5.3分钟周期脉冲白矮星”。B.波特，Axel Schwope, Jaco Brink, Annie Standke, P. A. Woudt, S. G. Parsons, M. J. Green, S. O. Kepler, James Munday, A. D. Romero, E. Breedt, A. J. Brown, V. S. Dhillon, M. J. Dyer, P. Kerry, S. P. Littlefair, d.i. Sahman和J. F. Wild, 2023年6月15日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 023 - 01995 - x
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