从黑暗神奇伴星的肩膀上看过去，艺术家对NGC 1851E双宇宙岛统的印象。
信用:uux.cn/MPIfR丹尼尔·富塞拉尔 artsource.nl
神奇的地球uux.cn据对话 伊万·d·巴尔、阿鲁尼玛·达塔和本杰明·斯塔珀斯：有时天文学家会在天空中遇到我们无法轻易解释的物体。
在我们发表在《科学》杂志上的新研究中，我们报告了这样一个发现，这很可能引发讨论和推测。
中子星是宇宙中密度最大的物体之一。
像原子核一样紧凑，但又像城市一样大，它们推动了我们对极端物质理解的极限。
中子星越重，越有可能最后坍缩成密度更大的东西:黑洞。
这些天体物理物体密度如此之大，引力如此之强，以至于它们的核心——无论它们可能是什么——都被视界永久地遮蔽在宇宙之外:视界是光线无法逃离的完全黑暗的表面。
如果我们想要理解中子星和黑洞之间临界点的物理学，我们必须找到这个边界上的物体。
特别是，我们必须找到可以长时间精确测量的物体。
这正是我们所发现的——一个既不是中子星也不是黑洞的物体。
正是在深入观察星团NGC 1851时，我们发现了似乎是一对太阳的东西，这对太阳为宇宙中物质的极端提供了一个新的视角。
该系统由一颗毫秒脉冲星和一个未知性质的很大隐藏物体组成。
毫秒脉冲星是一种快速旋转的中子星，在旋转时将无线电光束扫过宇宙。
哈勃宇宙望远镜拍摄的球状星团NGC 1851。
美国国家航空航天局、欧空局和g .皮奥托。
学分:uux.cn/帕多瓦大学
这个很大的物体是黑暗的，这意味着它在所有频率的光线下都是不可见的——从无线电到光学、X射线和伽马射线波段。
在其他情况下，这将使研究变得不可能，但这正是毫秒脉冲星帮助我们的地方。
毫秒脉冲星类似于宇宙原子钟。
它们的自旋非常稳定，可以通过探测它们产生的有规律的无线电脉冲来精确测量。
尽管本质上是稳定的，但当脉冲星运动或其信号受到强引力场影响时，观测到的自旋会发生变化。
通过观察这些变化，我们可以测量脉冲星轨道上天体的特性。
我们的国际天文学家团队一直在使用南非的猫鼬射电望远镜对这个被称为NGC 1851E的系统进行此类观测。
这让我们能够精确地描述这两个物体的轨道详情，显示它们的最接近点随时间而变化。
爱因斯坦的相对论描述了这种变化，变化的速度告诉我们系统中物体的总质量。
南非的猫鼬射电望远镜。
南非射电天文台。
信用:uux.cn/萨劳
我们的观测显示，NGC 1851E系统的重量几乎是我们太阳的四倍，并且像脉冲星一样，这个黑暗伴星是一个致密的物体——比普通太阳的密度大得多。
最大质量的中子星大约有两个太阳质量重，所以如果这是一个双中子宇宙岛统 众所周知并被研究的系统，那么它必须包含两个迄今为止发现的最重的中子星。
为了揭示伴星的性质，我们需要了解系统中的质量在太阳之间是怎么分布的。
再次使用爱因斯坦的广义相对论，我们可以对系统进行详细建模，发现伴星的质量是太阳质量的2.09倍至2.71倍。
伴星的质量处于“黑洞质量差”范围内，该质量差介于最重的中子星和最轻的黑洞之间。
最重的中子星被认为约为2。
2个太阳质量，最轻的黑洞可能由太阳坍缩形成，约为5个太阳质量。
这个间隙中物体的性质和形成是天体物理学中一个悬而未决的问题。
可能的候选人
系统的潜在形成古代。
毫秒脉冲星 MSP是在低质量X射线双星 LMXB中产生的，留下了一颗白矮星 WD。
后来，通过交换相遇过程，WD被当前的伴星取代-一个轻黑洞 BH或一个重中子星 NS-它本身是两个NSs之间先前合并的结果。
托马斯·陶里斯。
学分:uux.cn/奥尔堡大学/ MPIfR
那么我们到底发现了什么？
一个诱人的可能性是，我们在两颗中子星合并 碰撞的残骸周围的轨道上发现了一颗脉冲星。
NGC 1851中太阳的密集排列使得这种不寻常的结构成为可能。
在这个拥挤的太阳舞池中，太阳将相互旋转，在一场无休止的华尔兹中交换舞伴。
如果两颗中子星碰巧被扔得太近，它们的舞蹈将迎来灾难性的结局。
它们碰撞产生的黑洞可能比塌缩太阳产生的黑洞轻得多，然后可以自由地在星团中游荡，直到它找到另一对跳华尔兹的舞者，并毫不客气地插入自己——在这个过程中踢出较轻的伴侣。
正是这种碰撞和交换的机制导致了我们今天所观察到的系统。
我们还没有完成这个系统。
工作已经在进行中，以最后确定伴星的真实性质，并揭示我们是否发现了最轻的黑洞或最大的中子星——或者两者都没有。
在中子星和黑洞的交界处，总有可能存在某种新的、未知的天体。
这一发现肯定会引发许多推测，但已经明确的是，当了解宇宙中最极端的环境下物质究竟发生了什么时，该系统具有很大的潜力。
ALMA 观测行星形成的尘埃遗址
PDS 70的伪彩色合成图像。左面板显示了之前在0.87毫米处的ALMA观测结果，右面板显示了3毫米处的新ALMA观测值。合成图像将毫米/亚毫米连续图像与ALMA（红色）、W.M.Keck天文台的红外连续图像（绿色）和VLT拍摄的氢发射线的光学图像（蓝色）相结合。图像显示，ALMA观测到的尘埃排放在Keck和VLT探测到的行星外形成了环状结构。在3毫米的波长处，可以明显看到粉尘排放集中在西北方向（图像的右上角）。来源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），W.M.Keck天文台，VLT（ESO），K.Doi（MPIA）（神秘的地球uux.cn）据ALMA望远镜：阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）通过在刚刚形成的行星轨道外检测到高浓度的尘埃颗粒（一种行星形成材料），成功地观测到了行星形成的地点。由Kiyoaki Doi领导的一个国际研究小组，当时是日本国家天文台（NAOJ）/高级研究生大学SOKENDAI的博士生，目前是马克斯·普朗克天文学研究所的博士后，用ALMA对一颗名为PDS 70的年轻恒星周围的原行星盘进行了3毫米波长的高分辨率观测。该天体拥有两颗已知的行星，新的ALMA观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的局部积聚。这一发现表明，已经形成的行星为行星积累了物质，并促进了下一颗行星的潜在形成。这项工作有助于揭示由多个行星组成的行星系统的形成过程，如太阳系。这篇题为“ALMA波段3观测揭示的PDS 70盘的不对称尘埃积聚”的文章已被《天体物理学杂志快报》接受发表。它可以在arXiv预印本服务器上找到。迄今为止，已经在太阳系内外发现了5000多颗行星。在某些情况下，它们组成了由多个行星组成的行星系统。这些行星被认为起源于围绕年轻恒星的原行星盘中的微米级尘埃颗粒。然而，这些尘埃颗粒是如何在局部积累并导致行星系统形成的，目前尚不清楚。PDS 70是唯一已知的在原行星盘内具有已形成行星的天体，这一点已通过光学和红外观测得到证实。揭示该天体中尘埃颗粒的分布将有助于深入了解已经形成的行星如何与周围的原行星盘相互作用，并可能影响随后的行星形成。之前对0.87毫米ALMA的观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的环形排放。然而，发射源可能在光学上很厚（不透明，近侧的灰尘颗粒会遮挡后面的灰尘颗粒），观察到的发射分布可能无法准确反映灰尘颗粒的分布。由Kiyoaki Doi领导的研究人员使用ALMA在3mm波长下对PDS 70周围的原行星盘进行了高分辨率观测。3mm处的观测值在光学上更薄（更透明），从而更可靠地提供了尘埃颗粒的分布。3毫米的新观测结果显示，与之前的0.87毫米观测结果不同，尘埃排放集中在行星外尘埃环内的特定方向。这表明，尘埃颗粒是行星的组成部分，在狭窄的区域积聚并形成局部团块。行星外的尘埃团表明，已经形成的行星与周围的星盘相互作用，将尘埃颗粒集中在轨道外缘的一个狭窄区域。这些聚集的尘埃颗粒被认为会生长成一颗新行星。行星系统的形成，就像太阳系一样，可以通过重复这个过程从内到外依次形成行星来解释。这项工作通过观测捕捉了已经形成的行星如何与周围环境相互作用并触发下一颗行星的形成，有助于我们理解行星系统的形成。领导这项工作的Kiyoaki Doi说：“天体由多个组件组成，每个组件都发射不同波长的辐射。因此，在多个波长下观察同一物体可以提供对目标的独特视角。“在PDS 70中，行星是在光学和红外波长下发现的，而原行星盘是在毫米波长下观察到的。这项工作表明，即使在ALMA的观测波长范围内，星盘也表现出不同的形态。“这突显了跨不同波长观测的重要性，包括使用ALMA进行多波长观测。使用不同望远镜在不同观测设置下观测目标的多个组成部分对于全面了解整个系统是必要的。”
TESS发现土星大小的系外行星TOI
TOI-4994在30（上）、10（中）和2（下）分钟节奏下的TESS光曲线，结合了6个不同的扇区。来源：uux.cn/Rodriguez等人，2024。（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Tomasz Nowakowski）：利用美国国家航空航天局的凌日系外行星勘测卫星（TESS），一个国际天文学家团队探测到一颗围绕一颗遥远恒星运行的新系外行星。这个新发现的外星世界被命名为TOI-4994b，它很温暖，比土星稍小。这一发现发表在12月3日预打印服务器arXiv上的一篇研究论文中。迄今为止，TESS已经确定了7300多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，或TOI），其中571颗已被确认。自2018年4月发射以来，该卫星一直在对太阳附近约20万颗最亮的恒星进行调查，目的是寻找凌日系外行星，从小型岩石世界到气态巨星。现在，由马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的Romy Rodriguez领导的一组天文学家证实了TESS监测到的另一个TOI。他们在TOI-4994的光曲线中发现了一个凌日信号，这是一颗与太阳大小和质量相当的G型恒星，距离约1079光年。该信号的行星性质得到了使用地面望远镜（包括Las Cumbres天文台全球望远镜（LCOGT））的后续观测的证实。研究人员解释说：“在TESS的第12区首次检测到一个周期为21.5天的凌日信号，随后通过地面的后续光度测定得到了证实。”。这颗新发现的行星的半径约为0.76木星半径，其质量估计为0.28木星质量，其密度与土星相似，为0.78 g/cm3。TOI-4994b每21.5天绕其宿主运行一次，距离宿主0.15天文单位，其平衡温度约为717.6 K。因此，TOI-4994b的性质与土星相似，可以归类为温暖的土星系外行星。一般来说，已知的温暖土星的数量仍然相对较少，因为迄今为止发现的这类行星不到20颗，这使得TOI-4994 b成为该样本的有价值的补充。该论文的作者指出，TOI-4994 b的性质也表明，其历史是由行星间的散射和可能的合并形成的。然而，为了证实这一点，还需要进一步的观察。他们补充说，这颗行星是后续恒星倾角测量的良好候选者。当谈到母恒星TOI-4994（也称为TIC 277128619）时，它的半径约为1.05太阳半径，而它的质量与太阳相当。这颗恒星估计有63亿年的历史，有效温度为5640 K，金属丰度为0.165 dex。
