第二快的脈衝星每秒鐘旋轉42000次

【博科園-科學科普】脈衝星是一顆巨大的恆星發生重力坍縮並在超新星中爆炸的殘骸。這些殘餘(也稱為中子星)密度非常大，有幾個地球質量的地方擠在一個小國家的大小上。它們也有強大的磁場，這使它們能夠快速旋轉並發射出強大的伽馬射線或x射線，這使得它們看起來像燈塔。

一個超級新星爆炸的殘餘旋轉中子星的藝術圖。圖片版權：NASA, Caltech-JPL

在某些情況下脈衝星自旋速度特別快，只需幾毫秒就能完成一次旋轉。這些「毫秒脈衝星」仍然是天文學家的一個謎。在追蹤之前的觀察結果後研究人員在荷蘭使用低頻陣列(LOFAR)射電望遠鏡發現了一種脈衝星(PSR J0952？0607)，每秒鐘旋轉超過42000次，使其成為迄今為止發現的第二快的脈衝星。

這項研究描述了他們的發現標題為「銀河磁場中最快速旋轉的毫秒脈衝星」，最近發表在《天體物理學雜誌通訊》上。由Utrecht大學的天體物理學家Cees Bassa博士和荷蘭無線電天文研究所(ASTRON)領導的研究小組對PSR J0952進行了後續觀察。0607毫秒脈衝星位於3200到5700光年之外。

用費米伽馬射線太空望遠鏡拍攝的伽瑪射線光。圖片版權：NASA/DOE/International LAT Team

這項研究是由NASA的費米伽馬射線太空望遠鏡(Fermi gammaray space telescope)最初確定的能量源的觀測的一部分。這項調查的目的是為了區分費米探測到的伽馬射線源，這可能是由中子星、脈衝星、超新星或黑洞周圍的區域造成的。正如美國宇航局戈達德太空中心發現小組成員伊麗莎白·費拉拉在NASA的新聞發布會上解釋的那樣：

費米發現的大約三分之一的伽馬射線源都沒有在其他波長上探測到。許多這些非相關的來源可能是脈衝星，但我們經常需要從無線電天文台的後續行動來探測脈衝並證明它。在尋找他們的電磁光譜的極端末端有一個真正的協同作用。

他們的後續觀察表明，這個特殊的來源是一個脈衝星，以每秒707轉(Hz)的速度旋轉，每秒鐘達到42000轉。根據定義這是一毫秒脈衝星。該研究小組還證實，它的質量約為1.4倍太陽質量，每6.4個小時就會被一個伴星繞軌道運行，這個伴星被剝離到低於0.05的木星質量。

這個輕量級伴侶的出現進一步說明了這個脈衝星的自旋是如此迅速。隨著時間的推移，物質將被剝離出恆星，逐漸增加到PSR J0952? 0607。這不僅提高了它的自轉速度，而且大大增加了它的電磁輻射。這個過程持續到今天，隨著脈衝星變得更有活力，恆星變得越來越小。

脈衝星從伴星中吸取物質的概念圖。圖片版權：NASA

由於這種關係的性質(只能被描述為「同類相食」)，像PSR J0952這樣的系統?0607常被稱為「黑寡婦」或「紅背」脈衝星。這些系統中的大部分是通過追蹤費米任務所確定的來源而發現的，因為這一過程被認為會導致大量的電磁輻射被釋放。

除了這一創紀錄的脈衝星的發現之外，LOFAR的發現也可以表明，在我們的宇宙中有一個新的超快的旋轉脈衝星。LOFAR從J0952的無線電頻率約135兆赫，比常規無線電搜索的最低頻率低45%。我們發現J0952有一個陡峭的無線電頻譜，這意味著它的無線電脈衝在更高的頻率上很快就會消失。這將是一個巨大的挑戰，要在沒有LOFAR的情況下找到它。

最快的旋轉脈衝星PSR j1748 - 2446ad，旋轉速度略快於PSR J0952?0607 -達到近43000轉/秒的速度。但一些理論家認為脈衝星可以在分裂之前以72000轉(幾乎是兩倍的速度)旋轉。這仍然是一個理論，因為快速旋轉的脈衝星很難被發現。

但在像LOFAR這樣的工具的幫助下，這種情況可能會發生變化。例如PSR j1748 - 2446ad和PSR J0952 ?0607被證明有陡峭的光譜-很像射電星系和活躍的星系核。

正如在蒙特利爾麥吉爾大學(McGill University)的一名博士生Ziggy Pleunis和該研究的合著者所指出：這可能是一個跡象，表明快速旋轉的脈衝星正在等待被發現。

越來越多的證據表明，快速旋轉的脈衝星往往具有最「陡峭」的光譜。由於LOFAR搜索對這些陡峭的無線電脈衝星更敏感可能會發現，事實上更快的脈衝星也確實存在，而且在更高頻率的調查中也被遺漏了。

與許多其他天文研究領域一樣，儀器和方法的改進也在允許新的和令人興奮的發現。正如預期的那樣我們發現的一些東西正迫使天文學家們重新思考一些關於某些現象的性質和極限的預先假設。

參考：NASA，天體物理學雜誌

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

附-推薦欣賞視頻《《宇宙時空之旅》宇宙起源》

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