综述：长周期瞬变现象（LPTs）：综述

长周期 transient（LPTs）是近期发现的具有分钟至小时周期性、高极化无线电爆发的天体，现有物理模型难以完全解释其机制。研究指出LPTs可能与白矮星双星系统相关，但部分案例存在X射线发射等矛盾现象，需进一步观测验证。

Nanda Rea|Natasha Hurley-Walker|Manisha Caleb

空间科学研究所（ICE），中国科学研究院（CSIC），UAB校区，Carrer de Can Magrans s/n，Bellaterra（巴塞罗那），E-08193，西班牙

摘要

长周期瞬变源（LPTs）是一类最近被发现的射电源，其特征是周期性无线电爆发，持续时间从几秒到几分钟不等，流量密度可能达到数十焦耳每平方秒（Jy）。这些无线电爆发以几分钟到几小时的周期重复出现，并表现出强烈的极化和短暂的活跃期。到目前为止，已经发现了大约12个这样的源，它们可能涉及相同或不同的物理机制。提出的解释包括包含白矮星和低质量恒星伴星的双星系统、慢速旋转的磁星、高度磁化的孤立白矮星以及其他奇异天体。在少数情况下，光学观测结果确实指向包含低质量伴星的白矮星；而在其他情况下，则检测到了瞬变X射线辐射，这在当前的解释框架下较为难以解释。然而，尽管这些解释能够部分解释LPTs的一些特征，但所有提出的机制都难以完全阐明它们明亮、高度极化的周期性无线电辐射的物理起源。本文综述了这类射电源观测和解释的最新进展。

引言

瞬变射电天体长期以来一直是意外发现的沃土。它包括各种各样的源，从附近的耀变星、脉冲星、快速射电暴（FRBs）、双星系统中的致密天体，到遥远的伽马射线暴（GRBs）（Murphy和Kaplan，2025年）。像脉冲星和FRBs这样的快速、相干射电源集中在高射电亮度和短持续时间范围内。而耀变星和活动双星这样的较慢、非相干射电源则分布在较低亮度但时间尺度较长的范围内。X射线双星系统会因相对论性喷流而产生射电耀斑，这通常与吸积状态的变化有关。GRBs则会产生由外部冲击波中的同步辐射引起的明亮、衰减的余辉，持续时间从几天到几周不等。磁星会发出类似FRB的短脉冲、明亮的单脉冲以及类似脉冲星的辐射，尽管存在一些辐射差异。一些白矮星（WD）双星系统，如AR Scorpii（Buckley等人，2017年；Marsh等人，2016年）和eRASS J1912-4410（Pelisoli等人，2023年）（也被称为WD脉冲星）会产生调制的射电脉冲，其起源尚不清楚，可能是由于白矮星的磁场与低质量伴星风相互作用所致（Geng等人，2016年）。射电瞬变现象为绘制瞬变射电源的多样性和潜在物理机制提供了一个统一的框架（见图1）。近年来，出现了一种新型的射电变源，称为长周期瞬变源（LPTs；在文献中有时也被混淆地称为长周期脉冲星-LPPs、超长周期脉冲星-ULPs或超长周期磁星-ULPMs等），其特征是明亮、高度极化的射电脉冲，周期从几分钟到几小时不等（见表1）。类似地，脉冲星和磁星也会观测到高度极化的射电脉冲，但其长周期与这些源典型的毫秒到秒级的快速调制形成鲜明对比。另一方面，已知的两个WD脉冲星的射电辐射较为稳定，通常具有较低的（且为圆形的）极化度和显著较低的射电亮度。

这一新发现类别的典型代表是GLEAM-X J1627-5235，它是利用默奇森宽场阵列（MWA；Tingay等人，2013年）发现的。该源发出的射电脉冲具有95%的线性极化度，周期约为18.2分钟，仅持续了几个月。其相干辐射、高极化和低频谱特征表明它可能与中子星有关，但其长周期特性挑战了传统的旋转驱动脉冲星和磁星模型。在其发现后，有人认为它可能与银河中心的77分钟周期射电瞬变源GCRT J1745-3009（Hyman等人，2005年）有相似之处。后续的发现，如22分钟周期的GPM J1839-10（Hurley-Walker等人，2023年），进一步支持了这类长周期射电源可能代表了强磁化中子星演化中的一个先前未被认识到的阶段，或者是一种全新的射电发射系统。然而，这些源往往难以被归类到传统的脉冲星-磁星分类体系中，有些甚至可能违反了$P-\dot{P}$图（Hurley-Walker等人，2023年；Rea等人，2024年）中所描述的“死亡谷”规则。

目前发现的LPTs样本包括12个源，周期从约7分钟到约9小时不等，其中一些具有类似脉冲星的极化特性、微结构以及位置角（PA）变化，另一些的光学对应体指向低质量双星系统中的白矮星，有些还伴有X射线辐射。此外，一些慢速射电脉冲星的周期甚至达到了76秒（Caleb等人，2022年），这进一步模糊了LPTs的最终分类。对于这一新类别的明确定义还为时过早，因为它仍处于一个正在积极探索的发现阶段。不过，我们目前采用的定义是：这类射电源的特征是明亮、高度极化的射电脉冲，周期从几分钟到几小时不等。

这个可能具有异质性的类别（见图2和表1）促使人们重新评估中子星磁层、磁场衰减、双星白矮星演化以及射电发射机制。此外，这些源凸显了宽场、低频射电巡天在发现那些在高频范围内难以被探测到的稀有、低亮度天体方面的重要性。

在这篇综述中，我们尽可能全面地总结了目前关于LPTs的认知，同时考虑了该领域快速发展的现状。我们总结了观测特征，回顾了理论解释，并指出了这一快速发展领域的未解问题和未来研究方向。

章节片段

源样本

在过去几年中，LPTs的数量急剧增加，显示出一些明显的相似性，但也存在某些差异。在本节中，我们总结了它们的观测特征。

射电特性

LPTs的特征是发出持续几秒到几分钟的相干射电脉冲，并以几分钟到几小时的异常长周期重复出现。这些现象只有借助能够进行快速成像的宽场射电巡天才能被探测到。在此之前，具有如此长周期的源大多被传统的脉冲星巡天所遗漏，因为这些巡天通常只对几秒的周期敏感

与X射线和光学/红外辐射的协同作用

LPTs的定义特征是几分钟到几小时的周期性无线电爆发，通常出现在数月的射电活跃期内，并表现出高度可变的射电流量（见表2）。所有LPTs都进行了多波段辐射的搜索（见表3），通常包括X射线、光学和/或红外波段。在大多数情况下，只能得到上限值，这可能是由于距离或该区域内的源过于密集。然而，至少有两个案例中观测到了X射线辐射。

包含低质量恒星的双星白矮星

在LPTs中至少发现了两个确认的双星白矮星系统，GLEAM-X J0704-36和ILT J1101+5521，这证明了它们与这类源的紧密联系。这种联系从一开始就被提出（Hurley-Walker等人，2023年；Qu和Zhang，2025年），原因是它们与两个射电发射的白矮星双星系统AR Sco和J1912-4410相似，尽管后者的射电亮度和极化率较低。

包含白矮星和低质量恒星的双星系统

射电发射机制

截至本文撰写时，LPTs中明亮射电脉冲的物理机制尚未确定。LPTs的亮度温度超过了非相干辐射所能允许的最大值，因此至少对于最明亮的脉冲来说，射电发射机制必须是相干的（见图1）。然而，产生这种辐射涉及多个不同的物理过程。特别是，区分用于驱动辐射的能量来源非常重要

种群限制

随着研究的发展，未来可能能够分析整个LPT种群的性质分布，以更好地确定它们的前身（例如参见Graber等人（2024年）和Bhandari等人（2022年）关于脉冲星种群的研究以及基于观测的FRB种群分析）。然而，目前已知的LPTs样本仍然很小，且来自高度异质的巡天和观测策略。

随着研究的深入

总结与未来展望

自2022年首次发现以来，得益于用于在成像数据中识别周期性射电源的新方法，LPTs在档案数据和正在进行的射电巡天中不断被发现。现在认为，其中一些对象与包含低质量伴星的双星白矮星系统有关，可能与分离的白矮星脉冲星系统（如AR Sco类源）以及可能的CVs有关。负责产生明亮、周期性射电辐射的物理机制

CRediT作者贡献声明

Nanda Rea：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，项目管理，概念构思。Natasha Hurley-Walker：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。Manisha Caleb：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。