2002年9月,银河系中心方向冒出来一个说不清来历的东西。它一口气喷出五道强射电波,每道之间精确相隔77分钟。然后,它安静了。
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甜布莱尔学院的天文学家斯科特·海曼(Scott Hyman)当时也没弄明白这到底是什么。他花了好几年去找第二个类似的目标,没什么收获,最后把注意力转回了别的工作。
二十年之后,他在找别的东西时,它又出现了。数据里,每隔62.2分钟,就有一道强射电波从一个神秘源头冒出来。然后,它也安静了。
这类信号有个专门的名字:长周期暂现源(long-period transients,简称LPT)。说人话就是——天空中一些还没被认出来的东西,会规律地、间隔很久地发出又长又亮的射电脉冲,闪一下,歇很久,再闪一下。
这个类别被确立,靠的是GLEAM-X J1627-5235:2018年被观测到,2022年首次报告。从那以后,射电天空的巡天观测里陆续冒出了大约十几个这样的神秘脉冲源,散布在银河系各处——其中还包括海曼2002年那次古怪观测的GCRT J1745-3009,算是被追认进了这个家族。
海曼说,在盯着GCRT这类目标监测了那么多年、一无所获之后,读到每一个新的LPT发现都让他非常欣慰。
但给这些奇怪的发射源定个性,比想象中难得多。已知有好几类"死星"会周期性地脉冲,可没有哪一类能舒舒服服地解释LPT表现出的全部行为。
目前有三个主要候选:
- 脉冲星:快速自转的中子星,像宇宙灯塔一样把射电波束扫过太空,闪烁的时间尺度与自转周期相匹配。
- 磁星:脉冲星磁场更强的表亲,磁场扭曲重排时能爆发出强烈的辐射。
- 白矮星:这类恒星残骸个头更大,可以转得慢得多,与伴星的相互作用也能产生强射电信号。确实有一些LPT被关联到白矮星双星系统。
问题在于,按中子星的标准,LPT闪得实在太慢了——有时候两闪之间要隔上几个小时。以这么悠闲的自转速率,常规脉冲星本该很难凑齐产生射电辐射所需的条件。
而白矮星这条线索,也不意味着所有LPT都是白矮星。它们各不相同的脉冲模式、偏振特征和周期,提示着背后可能不止一种物理机制,甚至可能不止一种天体。
2022年,一个奇怪的新信号就这么闯进了海曼的新研究课题。那时他已经转向搜寻毫秒脉冲星——快速自转的中子星,或许能帮助解释银河系中心方向过量的伽马射线。但数据里有一个候选目标的行为相当反常。
海曼描述说,他们在MeerKAT望远镜的存档观测中探测到一个具有脉冲星般特性的目标,但"脉冲"之间相隔好几分钟,而且间隔看起来相当规律。他们又去查了其他存档,发现ASKAP望远镜恰好在同一天观测了同一片天区。那次观测长达10小时,确认了62分钟的周期。结合其他性质,他们这才意识到,自己撞上了一个LPT。
这个编号为LPT J1555-5631的目标,果然很有主角脾气,在偏振上还留了几手惊喜。
它并不是每62分钟只爆一次,而是在每个周期里产生两个不同的脉冲——一个长些,一个短些。更奇怪的是,两个脉冲的圆偏振方向相反:一个脉冲的射电波朝一个方向扭转,另一个朝相反方向扭转。
这给了研究人员一条关于该天体磁场的诱人线索。海曼解释说,这些性质表明辐射来自两个磁极附近的区域,而且这个天体的自转轴与磁轴几乎互相垂直。
但LPT J1555-5631身上还有一处别扭的地方:两个脉冲的间隔并不均匀。按简单偶极磁场的预期,它们应该相隔180度,实际却只隔了165.4度。海曼说,180度的间隔更容易用标准偶极磁层环境中的辐射来解释,而观测到的这个偏差,是指向更复杂磁场结构的重要线索。
还有一个明晃晃的大谜团摆在那儿:LPT为什么能像钟表一样规律地爆发,然后又归于沉寂——以及它们之中有没有谁日后会重新躁动起来。
LPT J1555-5631和目录里大多数LPT一样,此后没再被探测到。而GCRT J1745-3009则表现出了重复活动,另外还有两个目标也是如此。
海曼认为,这种活动状态的剧烈变化,很可能与该天体的磁层——它周围由磁场主导的区域——有关。但也许需要一个更大的LPT目录,数据里才会浮现出可供天文学家顺藤摸瓜的规律。
他的期待是:等更多LPT被发现之后,或许能从中找出更多趋势,从而对疑似LPT进行有针对性的搜寻。他说那会很令人兴奋——当然,从存档数据里盲搜和意外撞见新东西,同样令人兴奋。
这项研究已发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。
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