一个吸血鬼中子星从恒星伴星为强大的天体物理喷流提供动力的插图。（图片来源：uux.cn/Danielle Futselar、Nathalie Degenaar、阿姆斯特丹大学Anton Pannekoek研究所。）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Robert Lea）：中子星是曾经死于超新星爆炸的大质量恒星的残骸。总的来说，中子星被认为是已知宇宙中最极端的天体之一，尤其是当这些密度极高的恒星残余与伴星（尚未“死亡”）一起存在时，情况更是如此，因为伴星距离中子星的巨大引力足以从第二颗恒星上剥离物质。换句话说，伴星就像中子星的恒星受害者。
这些“吸血鬼中子星”很特别，因为它们像宇宙中的Bela Lugosi一样复活了。这是因为伴星的下沉物质会在中子星表面引发热核爆炸。其中一些被偷走的物质被引导到中子星的两极，从那里以近光速以强大的天体物理喷流的形式爆发。然而，究竟是什么导致了这些喷流的发射，以及它们是如何与这些热核爆发联系在一起的，仍然是个谜。
然而，新的研究为这个谜题提供了线索。
科学家们揭示了一种测量这些喷流速度的方法，并将这些值与中子星和它所享用的不幸双星伴星的质量联系起来。这可能最终有助于解决这一与喷流相关的困境，并可能提供有关从伴星上剥离物质的其他物体的信息，如超大质量黑洞。
“我们第一次能够测量中子星发射的稳定喷流的速度，”主要作者、美国国家天体物理研究所（INAF）科学家托马斯·拉塞尔告诉Space.com。“这些喷流，就像来自吸积黑洞的喷流一样，在我们的宇宙中是极其重要的，因为它们向周围环境传递大量能量，影响恒星形成、星系生长，甚至星系如何聚集在一起。但我们并不真正了解这些喷流是如何发射的。”
拉塞尔解释说，此前，科学家们曾认为，喷流可能是由于受害者恒星中物质螺旋进入时剥离的物质旋转而产生的。还有一种理论认为，喷流与旋转物体本身的旋转有关。
这项新的研究可能有助于确定哪个机制是主要负责的。
拉塞尔继续说道：“我们发现热核爆炸和喷流之间的联系，现在为我们提供了一个易于接近和可重复的探测器，以解开中子星喷流的发射机制。”。“因为我们认为所有类型的物体都以非常相似的方式发射喷流，这将有助于我们了解喷流是如何从所有物体发射的，甚至是位于星系中心的超大质量黑洞。”
中子星是如何爆炸的？
为了得出他们的结论，拉塞尔和同事们检查了两个包含食中子星的系统：X射线双星4U 1728-34和4U 1636-536。众所周知，这两个系统都会周期性地爆发热核爆发。
中子星表面的热核爆炸对科学家来说并不是一个新现象。多年来，人们一直在分析这些爆炸，拉塞尔指出，天文学家总共观测到至少125颗“爆炸”的中子星。
拉塞尔说：“当中子星消耗附近恒星的物质时，吸积的物质会在中子星表面堆积起来。在某个时刻，压力变得太大，就会发生不稳定的失控热核爆炸，在几秒钟内蔓延到中子星的整个表面。”
在X射线波段可以看到与4U 1728-34和4U 1636-536相关的爆发，这意味着该团队能够使用欧洲航天局的国际伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL）太空望远镜进行探测。
拉塞尔继续说道：“我们发现，这些爆炸会导致一些额外的物质被泵入喷流，持续数十秒。”。“使用射电望远镜和澳大利亚望远镜紧凑阵列监测喷流，我们能够在这些额外的物质沿着喷流流下时跟踪它们，基本上为我们提供了一台宇宙速度相机来测量喷流速度。”
INTEGRAL太空望远镜的示意图，该望远镜是确定中子星喷流速度的整体。（图片来源：uux.cn/ESA）
他们希望看到的是X射线爆发后无线电发射的变化。
事实上，研究小组在每次热核爆炸的几分钟内就探测到了无线电亮度的增加。这使研究人员得出结论，喷流的演变与热核爆炸密切相关。
拉塞尔说：“我们对喷气式飞机的反应如此清晰感到惊讶。这些非常明亮清晰的耀斑顺着喷气式飞机流下，很容易被探测到。”。“我们确实预计会有一些回应，但认为会更加微妙。”
中子星喷流加速
研究小组表示，这些喷气式飞机的速度是拼图中缺失的一块，这导致了喷气式飞机剧烈弹射和爆炸性进食事件之间的联系。
拉塞尔说：“速度对于了解喷气式飞机是如何发射的非常重要，这一新发现为回答这个问题打开了一个非常容易的窗口。”。“我们现在可以将这项实验应用于许多其他爆裂中子星，然后我们可以比较喷流速度与中子星的自旋、质量甚至磁场的相关性，所有这些都被认为是喷流发射的关键因素。”
如果该团队看到其中一种特性与喷流速度之间的相关性，它将揭示这些喷流的主要发射机制是什么——无论是中子星的旋转还是注入物质的旋转。
这是第一次测量来自中子星的这种喷流的速度，但值得注意的是，以前曾对黑洞进行过测量。然而，拉塞尔解释说，在将中子星用作研究喷流发射机制的探测器时，中子星比黑洞具有巨大的优势。
他说：“中子星可以有非常精确测量的自旋、确定的质量，甚至可能有已知的磁场强度，所有这些在黑洞中都很难测量。”。“因此，目前只有通过中子星，我们才能开始将系统特性与喷流联系起来。”
总的来说，该团队现在已经在两个馈电中子星系统中看到了这一结果，但这是他们迄今为止唯一研究过的两个。
他总结道：“我们正在将我们的新技术应用于尽可能多的其他爆裂中子星，以揭示不同中子星性质的喷流速度是如何变化的。”。“一旦我们建立了足够的样本，我们将能够解开喷气式飞机生产的关键特性，揭示喷气式飞机是如何发射的。”
该团队的研究于周三（3月27日）发表在《自然》杂志上。
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。
