一类每隔数分钟至数小时重复出现的宇宙射电脉冲现象——“长周期瞬变”(long-period transients)——自2022年被报告以来持续引发天文学界关注。研究人员在《自然天文学》发表的新论文提出证据称,其中存续时间最长的已知源GPM J1839-10更可能来自白矮星相关系统,而非传统的中子星脉冲星框架。
射电天文学长期以来对脉冲星并不陌生。脉冲星通常是快速自转的中子星,其磁极附近的强射电束在自转过程中扫过地球方向,观测上呈现周期性“脉冲”。已知最慢的脉冲星自转周期也仅为数秒。
与此不同,近年来被识别的长周期瞬变,其重复周期从18分钟延伸至超过6小时。研究人员指出,按照现有对中子星辐射机制的理解,中子星在如此缓慢的自转条件下不应仍能产生可观测的射电辐射,这使得长周期瞬变的物理来源成为悬而未决的问题。

论文将关注点转向另一类致密恒星残骸——白矮星。白矮星体积与地球相近,但质量可接近太阳。研究人员表示,孤立白矮星尚未被观测到发出射电脉冲;但当白矮星与M型矮星(质量约为太阳一半的普通恒星)构成紧密双星系统时,可能具备产生射电脉冲的条件。研究团队提到,快速自转的“白矮星脉冲星”已被观测确认,首个确认案例出现在2016年。
在长周期瞬变方面,迄今已发现十多个目标,但由于距离遥远且位于银河系内部,源性质难以判定。研究人员称,直到2025年才有两例长周期瞬变被确认为白矮星—M型矮星双星系统,这一结果也促使研究者进一步检验:长周期瞬变是否可能是白矮星脉冲星的“慢速版本”,以及其辐射机制是否一致。
研究团队在2023年发现长周期瞬变GPM J1839-10,其脉冲周期为21分钟。与其他同类源不同的是,该目标表现出异常“长寿”的活动特征:研究人员在自1988年起的档案数据中也检出脉冲信号,但信号仅在部分本应可探测的时段出现。

由于该源距离约1.5万光年,研究团队表示目前只能在射电波段对其开展观测。为解析其看似间歇的信号结构,团队开展了“环绕地球”的连续观测:利用地球自转带来的时区接力,依次使用澳大利亚SKA探路者(ASKAP)、南非MeerKAT射电望远镜以及美国卡尔·詹斯基甚大阵列(VLA)对同一目标进行跟踪。
观测结果显示,该源的间歇性并非随机:脉冲以4至5个为一组出现,组与组之间相隔约两小时,整体模式每9小时重复一次。研究人员称,这种稳定重复的结构强烈指向一个轨道周期约为9小时的双星系统。基于该周期推算的系统质量等信息也与白矮星—M型矮星双星系统相符。
研究团队进一步回溯档案数据,称其检测结果与上述模式一致,并在综合数据后将轨道周期精确到0.2秒。

在机制解释上,论文参考此前对白矮星脉冲星的研究思路,将GPM J1839-10建模为:白矮星的磁极在扫过伴星的恒星风时产生射电束;双星在轨道运动中观测视角的变化可再现其“心跳式”的脉冲节奏。研究人员表示,模型还可用于重建系统几何结构参数,包括恒星间距与质量等。
研究团队认为,GPM J1839-10可能成为连接长周期瞬变与白矮星脉冲星的重要案例。论文同时指出,关于具体辐射物理细节以及长周期瞬变群体属性之间的关联,相关研究仍在推进中。
本文信息源自《对话》(The Conversation)网站文章,原文采用知识共享许可协议发布。
