天文学家发现罕见双星系统 一颗白矮星每隔8分钟发射一次无线电脉冲

澳大利亚科廷大学的天文学家发现了一个极其罕见的双星系统，其中一颗已经死亡的恒星——白矮星，每隔约8分钟便会发射一次规律的无线电脉冲。它的伴星则是一颗与太阳相似的恒星。这是科学家首次在白矮星与类太阳恒星组成的双星系统中探测到这种周期性无线电信号，为理解银河系中一类神秘天体提供了新的线索。

这个系统被命名为GPM J071507−114153，距离地球超过5000光年，由两颗相互绕转的恒星组成。其中一颗是白矮星，即恒星耗尽核燃料、经历演化后留下的高密度核心；另一颗则属于G型恒星，与我们的太阳具有相似的光谱类型和基本特征。

这项发现尤其引人关注，因为此前科学家发现的类似无线电脉冲系统，通常包含白矮星和体积较小、温度较低的红矮星。此次发现的伴星却是一颗类似太阳的恒星，说明这类神秘天体可能存在比此前认识更加丰富的组成形式。

研究人员将这种天体归入一种名为“长周期暂现源”（Long-period Transients，LPT）的类别。这类天体能够以数分钟至数小时为间隔发射无线电脉冲，信号呈现周期性开启和关闭的特点。自2021年国际射电天文研究中心（ICRAR）的研究人员首次发现此类天体以来，天文学家已经确认了大约十余个类似系统，但它们究竟通过什么机制产生无线电辐射，至今仍没有得到完整解释。

此前，科学家已经在部分长周期暂现源中发现了白矮星和其他恒星组成的双星结构，但始终难以确定究竟是哪一颗恒星产生了无线电信号。此次研究取得的关键进展，是研究人员终于能够通过脉冲信号的变化，直接观察到白矮星在双星轨道上的运动。

论文第一作者、平方公里阵列天文台（SKAO）的调试科学家Sam McSweeney表示，这是研究人员首次获得足够清晰的信号，能够辨认白矮星围绕伴星运行时产生的运动特征。因此，科学家可以确定无线电脉冲来自白矮星附近的区域，甚至有可能直接产生于白矮星本身。

为了验证这一判断，研究团队利用位于澳大利亚的Pawsey超级计算研究中心处理了超过100小时的射电观测数据，对脉冲信号及白矮星的轨道运动进行了分析。

这项发现还有一个意想不到的收获：白矮星发出的无线电脉冲，实际上成为研究其伴星活动的一种天然探测工具。

论文共同作者、科廷大学副教授Natasha Hurley-Walker表示，研究人员发现，当白矮星发出的无线电波穿过类太阳恒星周围的空间时，信号会受到恒星活动的影响。通过分析这些变化，团队能够识别出伴星表面的恒星耀斑。

这种现象与太阳上的耀斑活动具有相似之处。太阳耀斑会释放大量能量，并可能引发地球磁层扰动和极光。此次研究则表明，天文学家能够利用无线电波，在超过5000光年之外探测另一颗恒星上的类似活动。

研究人员还观察到，白矮星在轨道运动过程中曾经从一个具有强磁场的区域后方经过。科学家推测，这个区域很可能是一种恒星日珥，即从恒星表面延伸出来的大型等离子体结构，通常由磁场约束，并可能在恒星活动期间发生剧烈变化。

研究团队首先通过澳大利亚的默奇森宽视场阵列射电望远镜（MWA）发现了这一系统。该望远镜能够扫描从澳大利亚可观测到的整个银河系天空，帮助研究人员从大量射电信号中寻找罕见的周期性天体。

随后，团队使用南非的MeerKAT射电望远镜确定了目标的精确位置，再利用位于夏威夷莫纳克亚山的凯克天文台（W. M. Keck Observatory）进行光学观测，最终确认该系统存在一颗G型恒星伴星。

这次发现也展示了新一代大型射电天文设施建成前，现有先导设备已经具备的科学发现能力。MWA和MeerKAT分别是未来平方公里阵列天文台两个主要组成部分SKA-Low和SKA-Mid的先导项目。前者位于澳大利亚，后者位于南非。

研究人员认为，随着平方公里阵列天文台逐步建成，射电望远镜的灵敏度和观测能力将进一步提高，天文学家有望发现更多此前难以识别的长周期暂现源，并获得更加精细的无线电信号数据。

这项研究的意义不仅在于发现了一种此前未曾确认的双星组合，还在于解决了长周期暂现源研究中的一个重要问题：无线电信号究竟来自双星系统中的哪一颗恒星。通过确定白矮星是脉冲辐射的来源，科学家能够进一步研究这类天体的磁场结构、恒星活动以及双星之间的相互作用。

相关论文题为《一颗具有类太阳伴星的长周期暂现源》（A long-period transient with a Sun-like companion），已发表于《自然·天文学》（Nature Astronomy）。

目前，长周期暂现源仍然是天文学中尚未充分理解的一类神秘天体。每隔几分钟甚至几小时才发射一次无线电脉冲的行为，与普通脉冲星每秒发射多次信号的特点截然不同。此次发现为解释这些异常信号提供了新的观测证据，但其背后的完整物理机制仍有待进一步研究。