白矮星是最常见的恒星化石，它们是恒星演化的最终阶段之一。当恒星耗尽了核燃料，就会变成一颗白矮星。白矮星的质量大约等于太阳的质量，但是体积却和地球相当，因此密度非常高。
当白矮星和另一颗恒星组成双星系统时，它们就可以展现出不同的物理现象和演化过程。例如，如果白矮星从伴星上吸积物质，导致它质量超过钱德拉塞卡极限，就会形成 1a 型超新星。如果两颗白矮星相互靠近，就可能发生并合并且向外辐射引力波。
在 2023 年 6 月，一组国际天文学家团队在《自然・天文学》杂志上发表了一篇论文，报道了一颗非常特殊的白矮星双星系统：J191213.72-441045.1（以下简称 J1912-4410）。这个系统由一颗 M 型矮星和一颗快速旋转的白矮星组成，它们的轨道周期是 4.03 小时。更令人惊讶的是，这个系统在从无线电到 X 射线的广泛波段上都发出了 5.30 分钟周期的脉冲信号。
这种脉冲信号非常罕见，目前只有另一个已知的例子：AR Scorpii（以下简称 AR Sco）。AR Sco 也是由一颗 M 型矮星和一颗快速旋转的白矮星组成，它们的轨道周期是 3.56 小时。它在从无线电到 X 射线的广泛波段上都发出了 1.97 分钟周期的脉冲信号。由于这种脉冲信号类似于中子星脉冲星（pulsar）的信号，AR Sco 被称为白矮星脉冲星。
白矮星脉冲星是什么？它们是如何产生脉冲信号的？它们又是如何形成和演化的？这些问题都是天文学家目前正在探索和解答的难题。J1912-4410 的发现为这些问题提供了新的线索和证据。
首先，J1912-4410 证实了白矮星脉冲星不是个例，而是一个类别。这意味着在银河系中可能还存在其他类似的系统，只是还没有被发现或者识别出来。这也意味着白矮星脉冲星的形成和演化过程不是偶然的，而是有一定的规律和机制的。
其次，J1912-4410 为白矮星脉冲星的脉冲机制提供了新的约束和测试。目前，关于白矮星脉冲星的脉冲机制有几种不同的假设，包括 M 型矮星的日冕环、白矮星的磁层 、白矮星相关的弓形激波等。这些假设都需要解释为什么白矮星脉冲星的脉冲周期是两颗恒星的自转周期和轨道周期之间的差频。
双星之间的相互作用在脉冲机制中起到了重要的作用。J1912-4410 和 AR Sco 的脉冲周期和轨道周期之间有一个相似的比例关系，这可能暗示了一种普遍的物理机制。同时，J1912-4410 和 AR Sco 在不同波段上的脉冲信号有一些差异，这可能反映了不同系统参数（如磁场强度、自转速度、轨道倾角等）对脉冲信号的影响。
最后，J1912-4410 为白矮星脉冲星的形成和演化模型提供了新的支持和验证。要形成白矮星脉冲星，需要满足两个条件：一是白矮星要有很强的磁场，二是白矮星要有很快的自转速度，这两个条件都不容易实现。
白矮星的磁场可能是由于恒星演化过程中磁场守恒或者放大而产生的 。白矮星的自转速度则需要通过从伴星上吸积物质而增加角动量而产生的。然而，这两个过程之间存在一个悖论：如果吸积物质太多，就会导致白矮星爆发超新星而消失；如果吸积物质太少，就无法使白矮星达到足够快的自转速度。因此，需要一种特殊的吸积模式，既能使白矮星快速旋转，又能避免超新星爆发。
目前有几种可能的模型来解释这种模式，包括共生双星模型、共旋盘模型、共振锁定模型等。J1912-4410 和 AR Sco 都符合这些模型所预测的参数范围，为这些模型提供了观测证据。
总之，J1912-4410 是一颗令人兴奋和神秘的白矮星双星系统，它为我们理解白矮星脉冲星这一新奇现象提供了新的视角和信息。未来，更多的观测和理论工作将会揭开白矮星脉冲星背后的奥秘。
本文来自微信公众号：万象经验 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
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