艺术家笔下描绘的GPMJ183910中的白矮星与伴星相互作用，产生强大射电波束的画面。 丹妮尔富策拉尔

每隔几分钟或几小时重复一次的宇宙射电脉冲被称为长周期暂现源，自2022年被发现以来一直困扰着天文学家。我们今天发表在《自然天文学》上的新研究或许终于能带来一些清晰的解释。

射电天文学家对脉冲星非常熟悉，脉冲星是一种快速旋转的中子星。对于我们从地球上观测天空的人来说，这些天体似乎在发出脉冲信号，因为从它们两极发出的强大射电波束会扫过我们的望远镜，就像一座宇宙灯塔。

最慢的脉冲星旋转周期仅为几秒——这就是它们的周期。但近年来，人们也发现了长周期暂现源。这些天体的周期从18分钟到超过6小时不等。

根据我们对中子星的所有了解，它们在旋转如此缓慢时应该无法产生无线电波。那么，物理学是不是存在什么问题呢？

嗯，中子星并非宇宙中唯一的致密恒星遗迹，所以或许它们终究不是这个故事的主角。我们的新论文提供了证据，表明寿命最长的长周期暂现源GPMJ183910实际上是一颗白矮星。它在一颗恒星伴星的帮助下产生强大的射电波束，这意味着其他天体可能也在做同样的事情。

脉冲星从其两极发射出强大的射电波束，这些射电波束就像灯塔的光束一样扫过我们的视线。 约里范莱文

输入白矮星脉冲星

像中子星一样，白矮星是死亡恒星的残骸。它们的大小与地球相当，但却凝聚了整个太阳质量的物质。

尚未观测到有孤立的白矮星发射射电脉冲。但当白矮星与M型矮星（一种质量约为太阳一半的普通恒星）在一个被称为双星系统的紧密双恒星系统中配对时，它们具备发射射电脉冲的必要条件。

事实上，我们知道这种快速旋转的白矮星脉冲星是存在的，因为我们已经观测到了它们——第一颗白矮星脉冲星于2016年得到确认。

这就引出了一个问题：长周期暂现源会不会是白矮星脉冲星速度较慢的表亲呢？

截至目前，已经发现了十多个长周期暂现源，但它们距离我们太过遥远，且深藏于我们的星系之中，因此很难判断它们究竟是什么。直到2025年，两个长周期暂现源才被确凿地认定为白矮星M型矮星双星系统。这着实出人意料。

然而，这给天文学家留下了更多问题。

即使一些长周期暂现源是白矮星M型矮星双星系统，它们的辐射方式会和更快的白矮星脉冲星一样吗？那些仅在射电波段可见的长周期暂现源会永远是个谜吗？

我们需要的是一个对两者都适用的模型，以及一个具有足够高质量数据的长周期瞬变现象来对其进行测试。

一个独特的长寿范例

2023年，我们发现了GPMJ183910，这是一个周期为21分钟的长周期暂现源。这是该类天体的第二次发现，不过与它的前辈以及此后发现的同类天体不同，它的持续时间极长。在可追溯到1988年的存档数据中都能找到脉冲信号，但这些脉冲信号仅在部分理论上应被探测到的时间出现。

我们在一系列被称为环球观测的活动中对GPMJ183910进行了观测。这些观测使用了三台望远镜，随着地球自转，每台望远镜将观测目标依次传递给下一台：澳大利亚平方公里阵列探路者望远镜（ASKAP）、南非的MeerKAT射电望远镜，以及美国的卡尔G扬斯基甚大天线阵。

环球观测中记录的无线电数据。将连续五次轨道的数据进行堆叠，以使心跳模式对齐。颜色代表所使用的望远镜。 作者提供

事实证明，这一间歇性信号根本不是随机的。脉冲以四五个为一组出现，每组脉冲又两两成对，间隔两小时。整个模式每九小时重复一次。

如此稳定的模式强烈暗示该信号来自一个双星系统，其中两个天体每九小时相互绕转一周。并且，知晓公转周期也有助于我们计算出它们的质量，综合这些信息可以判断这是一个由白矮星和M型矮星组成的双星系统。

回顾过去，不仅存档的探测结果与相同模式相符，而且我们还能够利用合并后的数据将轨道周期的精度提高到仅0.2秒。

心跳模式

仅无线电数据就告诉我们，GPMJ183910肯定是一个双星系统。此外，其脉冲独特的心跳以一种只有通过观察无线电信号才有可能的方式为其性质提供了线索。

受之前一项关于白矮星脉冲星研究的启发，我们将GPMJ183910建模为一颗白矮星——当它的磁极扫过其伴星的恒星风时会产生射电波束。在整个轨道周期中，双星天体与我们视线的对齐方式变化准确地预测了心跳模式。

我们甚至可以重建该系统的几何结构，例如恒星之间的距离以及它们的质量大小。

总体而言，GPMJ183910有可能成为长周期瞬变天体和白矮星脉冲星之间缺失的一环。

模型动画。白色和红色球体分别代表白矮星和M型矮星。箭头表示白矮星的旋转磁矩。黄色圆锥体是射电波束，其活动取决于白矮星磁矩与M型矮星的排列情况。下方是在地球上检测到的射电通量密度。 作者提供

有了我们的模型，其他天文学家已经能够在高精度光学数据中检测到我们所测量周期的变异性，尽管他们无法分辨出这对双星。

关于发射物理究竟如何运作，以及更广泛的长周期暂态特性如何相互关联的研究正在进行中。不过，这是迈向理解的关键一步。

相关知识

射电脉冲是来自宇宙天体的短暂而强烈的射电信号。通常由快速旋转的中子星等天体产生，它们如同宇宙中的灯塔，以规则或不规则的间隔发射射电波。射电脉冲持续时间极短，却能携带关于天体的重要信息，是天文学家研究宇宙的重要观测对象。

BY: Csanád Horváth

FY: AI