最有可能是由星系伽馬射線系統驅動的明亮雙星系統
由卡夫宇宙物理和數學研究所(KavliIPMU)成員領導的一個研究小組分析了先前收集的數據,以推斷出致密物體、旋轉磁層星和中子星的真實性質。它具有非常強的磁場--在銀河系中最亮的伽馬射線雙星系統LS 5039中工作。
研究小組還指出,LS 5039中已知的粒子加速過程是由其主要大質量恒星的密集恒星風相互作用引起的,其中包括前研究生洪熟·米田、高級科學家于福木道和KavliIMPU首席研究員TadayukiTakahashi(TadayukiTakahashi),他還指出,已知發生在LS 5039中的粒子加速過程是由其主要大質量恒星的密集恒星風和旋轉磁星的超磁場相互作用引起的。
伽瑪射線雙星是由大質量高能恒星和緊湊型恒星組成的系統。它們是在2004年才被發現的,當時可以從天空中足夠大的區域觀測到(TeV)波段的超高能量伽馬射線。當用可見光觀察時,伽馬射線雙星呈現為明亮的藍白色恒星,與其他攜帶大質量恒星的雙星系統沒有什么不同。然而,當用X射線和伽馬射線觀察時,它們的性質與其他雙星的性質有很大的不同。在這些波段中,普通的雙星系統是完全看不見的,但是伽馬射線雙星會產生很強的非熱輻射,其強度似乎會根據其幾天至幾年的軌道周期而增加或減小。
在這個項目中,研究小組把重點放在2005年發現的LS 5039上,并保持了它在X射線和伽馬射線范圍內最亮的伽馬射線雙星位置。事實上,由于穩定的X射線和TeV伽馬射線輻射,伽馬射線雙星被認為含有中子星。然而,到目前為止,它一直試圖利用無線電波和軟X射線來探測這種脈沖,而且由于無線電波和軟X射線受到主恒星的恒星風的影響,這種周期性脈沖的探測還沒有成功。
這一次,該團隊首次將重點放在硬X射線波段(>;10 keV)和由(Hxd)收集到的LS 5039觀測上,這是兩者之間(2007年9月9日至15日)和NuSTAR(2016年9月1日至5日)之間的一個硬X射線探測器--朱紅鳥的六天觀測期是使用硬X射線觀測時間最長的一次。
相隔九年,這兩次觀測為LS 5039中心的中子星提供了證據:朱紅鳥發出的周期信號約為9秒。該信號由統計波動產生的概率僅為0.1%。雖然脈沖重要性較低,但NuSTAR也顯示了非常相似的脈沖信號--例如,NuSTAR數據只是初步的。再加上這些結果,還可以推斷自旋周期每年增加0.001s。
根據所導出的自旋周期及其增加的速率,研究小組排除了旋轉和擴散動力學,并發現中子星的磁能是唯一能夠為LS 5039提供動力的能量。磁場達到1011 T,比典型中子星高3個數量級。這個數值可以在所謂的磁星中找到,它是一個中子星的子類,具有如此強的磁場。9秒的脈沖周期是典型的磁星現象,這是一種強大的磁場,阻止中子星捕獲初始恒星的恒星風,這就解釋了為什么LS 5039沒有顯示X射線脈沖星(X射線脈沖星通常發生在X射線雙星系統中,恒星風被它的伴星捕獲)。
有趣的是,迄今為止發現的所有30顆磁性恒星都被孤立為恒星,因此它們在伽馬射線雙星中的存在并不被認為是主流。除了這一新假設外,研究小組還提出了一種能在LS 5039內為非熱輻射提供動力的電源--他們暗示,輻射是由磁星磁場與密集恒星風之間的相互作用引起的。事實上,他們的計算表明,如果伽馬射線產生在靠近磁層的極強磁場中,那么不清楚的伽馬射線就會被強烈發射出來。
這些結果潛在地解決了LS 5039中緊湊型物體的性質之謎,以及為二元系統提供動力的基本機制。然而,他們的研究還需要進一步觀察和改進,以便對他們的發現有一個新的認識。