脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星

2019-10-09 - 脉冲星

一颗每秒旋转707次,速率令人难以置信的中子星,同样会向世界发射出强壮的伽马射线脉冲。

尽管还不清楚切当数值,但它间隔地球至少4400光年(稍后详述)。这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星,细密,旋转快速。脉冲星具有很强的磁场,当它们旋转时,会沿着两个磁极发射出辐射光束。并且就像灯塔的光束,只有当它正好指向地球时地球人才干看到这些光线,因此脉冲星看起来一直在冲着我们"眨眼"。 

脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星
脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星

新发现的这颗脉冲星名为PSR J0952-0607。据马克斯普朗克引力物理研讨所称,它最初由费米伽马射线太空望远镜于2017年发现,但其时并未探测到伽马射线暴。然而,低频阵列射电望远镜检测到了来自恒星的脉动无线电信号,这使科学家们能够得出一些开始的结论:J0952-0607是一对双星的一部分,与一颗质量为太阳五十分之一的伴星绕引力中心6.

脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星
脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星

2小时运行一周,每秒旋转707次使其成为有史以来速度第二快的中子星。(据《科学》杂志2006年报道,速度最快的中子星每秒旋转716次。)

伽马射线搜索

揭秘J0952-0607伽马射线束是一项扎手使命。由马克斯普朗克研究所的博士生拉尔斯·尼德(Lars Nieder)领导的研究人员需经过一台名为Atlas的超级计算机,从费米伽马射线望远镜八年的数据中搜寻恒星电磁束的任何细微痕迹。

脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星
脉冲星和中子星 这颗脉冲星是由巨型恒星坍缩成的中子星

尼德在一份声明中说:"这一查找项目极具挑战性,由于费米伽马射线望远镜在8.5年的观测中仅记录了约200次来自弱小脉冲星的伽马射线。在这段时间内,脉冲星旋转了2200亿次。换句话说,在十亿次观测中只有一次观测到了伽马射线!"

幸运的是,研究人员能够检测到这些信号,从而证实J0952-0607确实是一颗脉冲星。但是他们还发现了关于极端中子星的一系列全新问题。

恒星之谜

第一个令人惊异的点是费米伽玛射线望远镜在2011年7月之前并没有检测到来自中子星的任何伽玛射线脉动。也许是脉冲星的轨道发生了变化,地球开始检测到它的射线束,但尼德和他的同事们找不到任何轨道改变的证据。脉冲星发出的伽玛射线的数量可能也发生了变化,但是鉴于这是来自遥远恒星的已经十分微弱的信号,科学家们无法检验这个想法是否正确。

另一个迷惑的点:脉冲星实际有多远?光学望远镜的观测显示,快速旋转的脉冲星与其伴星正在宇宙中火热"斗舞",并且伴星的同一侧始终面向脉冲星(在地球上可以检测到由这种相互作用引起的双星两面之间的热差)。然而有趣的是,无线电测量结果表明脉冲星及其伴星距离地球4400光年,光学测量则推测它们约在13200光年之外。目前尚不清楚哪个结果是正确的,以及测量结果之间为何会有如此大的差异。

距离问题事关重要,如果光学测量正确,基于以往对脉冲星系统的测量结果,伴星密度将符合预期计算。但如果无线电测量结果更接近实际,则意味着伴星十分致密,这在以往的脉冲星伴星中从未有过。

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