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原文鏈接：https://www.space.com/astronomy/newly-discovered-cosmic-unicorn-is-a-spinning-dead-star-that-defies-physics-we-have-a-real-mystery-on-our-hands

編譯：雷豐圖

校對：牧夫天文校對組

后期：王啟儒

責任編輯：王啟儒

天文學家利用全球最先進的射電望遠鏡，發現了一顆極其罕見、奇特且獨一無二的旋轉死亡恒星，并將其命名為" 宇宙獨角獸"。這個名為CHIME J1634+44的天體所具有的獨特性質，挑戰了我們目前對旋轉死亡恒星及其周圍環境的認知。

CHIME J1634+44，又稱ILT J163430+445010（簡稱J1634+44），屬于一類名為"長周期射電暫現源"（Long Period Radio Transients，簡稱LPTs） 的天體。這類新發現的謎樣天體能夠發射重復周期在數分鐘至數小時之間的射電波爆發，其輻射間隔顯著長于標準脈沖星——后者是快速旋轉的中子星遺骸，在自轉過程中會向宇宙掃射輻射束。

然而，即便在所有奇特的LPTs中，CHIME J1634+44依然顯得卓爾不群。它不僅是迄今觀測到最明亮的LPT，同時還具有最強的偏振特性。更令人稱奇的是，它的輻射脈沖仿佛經過精心編排般規律。而真正讓CHIME J1634+44獨樹一幟的是——這是天文學家首次發現自轉速度在不斷加快的LPT。

CHIME J1634+44 的藝術概念圖，它是已知最明亮的LPT。

Credit: NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen

"即便在其他LPTs中，CHIME J1634+44也配得上'獨角獸'的稱號，"綠岸天文臺（GBO）詹斯基研究員、團隊負責人董豐秋（Fengqiu Adam Dong) 在聲明中表示，"它的爆發周期要么是14分鐘，要么是841秒——但同時還存在一個4206秒（70分鐘）的次級周期，恰好是前者的五倍。我們認為這兩個周期都真實存在，這很可能是一個由某天體環繞中子星運行組成的雙星系統。"

天文學家利用多臺地面觀測設備，成功捕捉到CHIME J1634+44的奇特行為。有趣的是，不同研究團隊對這一神秘天體的本質存在分歧：綠岸天文臺的董豐秋團隊認為其核心是一顆中子星殘骸，而荷蘭射電天文研究所（ASTRON）的桑妮·布洛特（Sanne Bloot）團隊則更傾向于白矮星的解釋，并將其簡稱為J1634+44。不過，雙方都認同一個事實：這個長周期射電暫現源（LPT）展現出的異常特性確實挑戰了現有的天體物理認知。

立陶宛研究團隊負責人馬里烏斯·馬斯科柳納斯（Marius Maskoliūnas）博士表示："這類研究工作需要極高的專業素養、極大的耐心，坦白說還需要一點運氣。你必須等待很長時間，直到光源星和透鏡天體完全對齊，然后還要分析海量數據。我們觀測到的恒星中，有九成都是因其他各種原因產生脈動，真正呈現微引力透鏡效應的案例少之又少。"

天文學家透露，這次跨國合作與發現本身堪稱機緣巧合。一切始于華沙大學天文臺的一次學術訪問——微引力透鏡探測方法的倡導者武日科夫斯基（Lukasz Wyrzykowski）教授當時提議開展波立聯合研究項目。他的構想非常清晰：通過分析歐洲航天局蓋亞（Gaia）太空望遠鏡的觀測數據，經校驗后輔以地面觀測進行補充。而維爾紐斯大學莫萊泰天文臺的望遠鏡群，正是開展此類觀測的理想設備。

一顆被物質環繞的中子星正在爆發強烈輻射。

Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

這顆死亡恒星正在"吞噬"伴星

白矮星與中子星都是恒星耗盡核心核聚變燃料后形成的死亡天體。當燃料枯竭時，恒星便再也無法抵抗自身巨大的引力作用。

中子星是大質量恒星（質量至少為太陽的八倍）在生命終結時坍縮形成的致密星體殘骸。而質量接近太陽的較小恒星，則會留下一種相對溫和的恒星殘骸——"白矮星"。

當這些大質量恒星走向死亡時，雖然大部分物質會在超新星爆發中拋射殆盡，但其核心仍能保持1-2倍太陽質量。這些物質被壓縮成直徑僅約20公里的致密星體

這種坍縮還會引發另一個極端現象：瀕死恒星在保持角動量守恒的前提下，隨著坍縮時半徑急劇縮小，其自轉速度會大幅提升。雖然白矮星的坍縮劇烈程度相對較低，但同樣會因角動量守恒原理而導致自轉加速。

這個過程可以用地球上的一個經典例子來類比：當花樣滑冰運動員收攏手臂時，旋轉速度會明顯加快。這意味著，某些年輕中子星的自轉速度可高達每秒700轉。然而，隨著中子星和白矮星逐漸衰老，它們本應因能量耗散而逐漸減速。正因如此，無論CHIME J1634+44的本質究竟是什么，其自轉持續加速的現象都顯得極為反常。

中子星和白矮星確實存在一種在誕生后仍能加速自轉（即"自旋加速"）的機制，這取決于它們是否擁有一個近距離的伴星。

基于此，這項新研究的研究團隊懷疑CHIME J1634+44實際上可能由兩個天體組成，它們以緊密雙星系統的形式相互繞轉。荷蘭射電天文研究所的團隊進一步提出，這個伴星可能是另一顆恒星殘骸（如白矮星或中子星），或者是一顆"失敗的恒星"——褐矮星（這類天體的形成過程類似恒星，但因質量不足而未能觸發核聚變反應，因此不能算作真正的恒星）

線偏振（上）與圓偏振（下）差異示意圖

Credit: Robert Lea (created with Canva)

當這兩個天體相互繞轉時，它們會釋放出時空漣漪——即引力波。這種現象會帶走系統的角動量，導致兩個天體逐漸靠近。從觀測角度來看，這會使得雙星系統的軌道周期呈現出縮短的趨勢。天文學家此前已在白矮星雙星系統中觀測到這類軌道收縮現象

然而，CHIME J1634+44的神秘之處遠不止于此。它的射電暴發竟然呈現出100%的圓偏振特性——這意味著從該天體逃逸的電磁波在傳播過程中呈螺旋式旋轉（就像開瓶器的運動軌跡）。

因此，從CHIME J1634+44逃逸的電磁輻射在傳播過程中呈現出完美的螺旋扭曲形態。這種現象不僅極其罕見，更重要的是，在中子星或白矮星爆發的輻射中從未被觀測到過。這表明，這顆死亡恒星產生的射電暴發機制，可能存在著某種獨一無二的特殊性。

更多的謎團

更令人費解的是，這些射電脈沖總是成對出現，而且僅當CHIME J1634+44雙星系統中的死亡恒星自轉數周卻未爆發輻射后才會產生。"脈沖對之間的間隔時間似乎遵循某種精心編排的模式，"荷蘭射電天文研究所的團隊成員，天文學家哈里什·韋丹塔姆（Harish Vedantham）在聲明中表示，"我們認為這種模式蘊含著伴星如何觸發白矮星發射射電波的關鍵機制信息。持續監測將有助于我們破譯這一特殊現象，但就目前而言，我們確實面臨著一個真正的天體物理學謎題"

天文學家的這項研究不僅揭示了宇宙中最極端的恒星天體——中子星的更多奧秘，更預示著射電天文學即將迎來一個激動人心的新紀元。董豐秋總結道："CHIME J1634+44的發現不僅擴充了已知LPTs的族群，更對現有中子星和白矮星理論模型提出了挑戰，這意味著宇宙中可能還存在大量類似天體等待發現。"這兩支團隊的研究成果已于7月17日（周四）發表在《天文學與天體物理學》期刊上。

——The End——

『天文濕刻』 牧夫出品

微信公眾號：astronomycn

Credit: ESA/Hubble & NASA, C. Murray

牧夫

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