最近的發現揭示了慢脈衝無線電波爆發源自於一個由紅矮星和白矮星組成的雙星系統。這些發現對目前的脈衝星理論提出了挑戰，並表明更多種類的恆星系統可能會發出類似的訊號。

這張藝術家的印象圖展示了天蠍座（AR Scorpii）這個奇特的天體。 在這顆獨特的雙星中，一顆快速旋轉的白矮星（右）將電子的速度提升到了幾乎光速。 這些高能量粒子釋放出的輻射衝擊著伴生的紅矮星（左），導致整個系統每隔1.97 分鐘就出現一次從紫外線到電波輻射的劇烈脈衝。 資料來源：M. Garlick，華威大學，ESO，編輯

自2022 年以來，天文學家一直對來自太空深處的一陣強烈電波感到困惑，這些電波每隔一段時間就會緩慢地重複一次。 這些訊號與以往所見的任何訊號都不同，打破了人們對此類宇宙現像如何運作的傳統理解。

最新研究首次追溯到了其中一個神秘訊號的來源：一顆被稱為紅矮星的普通輕質恆星。 它似乎與一顆白矮星處於雙星軌道上–白矮星是類似太陽的恆星在劇烈爆炸中死亡時留下的緻密內核。

2022 年，我們的團隊有了重大發現：來自太空的週期性電波脈衝每18 分鐘重複一次。 這些脈衝串異常明亮，比附近的任何東西都要耀眼。 閃爍了三個月後，它們消失得無影無蹤。

我們知道，一些重複的無線電訊號來自被稱為電波脈衝星的中子星。 這些恆星快速旋轉，通常每秒旋轉一次，甚至更快，像燈塔一樣發出無線電波束。 然而，根據我們目前的理解，一顆脈衝星的旋轉速度慢至每18 分鐘一次，根本不應該產生無線電波。

這項意想不到的發現表明，我們可能正在面對一種全新的天文現象–或者說，我們對脈衝星如何發射無線電波的理解需要重新考慮。從那時起，我們發現了更多緩慢閃爍的射電源。 現在已知的”長週期射電瞬變源”大約有十個。然而，僅僅發現更多的”長週期射電瞬變體”還不足以解開謎團。

默奇森寬視野陣列（Murchison Widefield Array）的一個組成部分，這是位於西澳大利亞的電波望遠鏡，以低射電頻率觀測天空。 資料來源：ICRAR / 科廷大學

搜尋銀河系的外圍

到目前為止，每一個射電源都是在銀河的深處被發現的。這使得我們很難弄清楚是哪種恆星或天體產生了無線電波，因為在一個狹小的區域內有成千上萬顆恆星。 它們中的任何一顆都可能產生訊號，或都不產生訊號。

因此，我們開始利用位於西澳大利亞的默奇森寬視野陣列射電望遠鏡對天空進行掃描。 科廷大學的一名本科生Csanád Horváth 處理了覆蓋半個天空的數據，在銀河係人煙稀少的區域尋找這些難以捉摸的信號。

果然，我們發現了一個新的訊號源！ 它被命名為GLEAM-X J0704-37，和其他長週期射電瞬變體一樣，會產生長達一分鐘的無線電波脈衝。 然而，這些脈衝每2.9小時才重複一次，因此它是迄今為止發現的最慢的長週期射電瞬變體。

由低解析度的MWA（洋紅色圓圈）和高解析度的MeerKAT（青色圓圈）觀測到的電波源。 白圈是我們銀河系中的所有恆星。 圖片來源：Hurley-Walker 等人2024 / Astrophysical Journal Letters

精確定位無線電波源

我們利用南非的MeerKAT望遠鏡進行了後續觀測，這是南半球最靈敏的電波望遠鏡。 這些無線電波準確地定位了無線電波的位置：它們來自一顆紅矮星。 這些恆星非常常見，佔銀河系恆星的70%，但它們非常暗淡，肉眼無法看到任何一顆。

結合默奇森寬視野陣列（Murchison Widefield Array）的歷史觀測數據和新的MeerKAT 監測數據，我們發現脈衝以重複的模式早一點和晚一點到達。 這很可能表明無線電發射器並不是紅矮星本身，而是與它處於雙星軌道上的一個看不見的天體。

根據以往對恆星演化的研究，我們認為這個看不見的無線電發射器最有可能是一顆白矮星，它是像我們太陽這樣的中小型恆星的最終終點。 如果它是一顆中子星或黑洞，那麼產生它的爆炸會非常巨大，應該會擾亂軌道。

AR Sco 系統的藝術家印象圖：紅矮星和白矮星的雙星相互作用產生電輻射。

雙星系統在無線電波產生中的作用

那麼，紅矮星和白矮星是如何產生無線電訊號的呢？

紅矮星可能會像我們的太陽一樣，產生由帶電粒子組成的恆星風。 當星風撞擊到白矮星的磁場時，就會被加速，產生無線電波。

這可能類似於太陽的恆星風與地球磁場相互作用，產生美麗的北極光，以及低頻無線電波。

繼續尋找答案

我們已經知道了一些類似的系統，例如AR Scorpii，其中紅矮星亮度的變化意味著伴星白矮星每兩分鐘就會向它發射一束強大的無線電波。 這些系統都不像長週期射電瞬變那樣明亮，也不像長週期射電瞬變那樣緩慢，但也許隨著我們發現更多的例子，我們就能找出一個統一的物理模型來解釋所有這些系統。

另一方面，可能有許多不同種類的系統可以產生長週期射電脈衝。無論如何，我們已經領悟到了期待意外的力量–我們將繼續掃描天空，以解開這個宇宙之謎。

作者：娜塔莎-赫爾利-沃克（Natasha Hurley-Walker），科廷大學射電天文學家。

改編自原刊於The Conversation .的文章。