宇宙中的脈衝星「故障」，每秒自轉11圈，每隔3年卻瞬間加速

一顆死星的奇妙「打嗝」遠比我們想像的還要有趣。當一顆大質量恆星死亡時，它會留下一個被稱為中子星的緻密內核。這些異域恆星中有許多旋轉得很快，會像燈塔一樣發出輻射，它們被稱為脈衝星。這些脈衝星可以每秒旋轉數千次，而且旋轉得十分穩定，通常以時鐘般精準的速度旋轉，以至於可以被用作宇宙時鐘。然而有時候它們也會如家裡的壁鍾一樣，會出現小故障，天文學家稱之為恆星的「打嗝」。

如圖：船帆座中子星

已知大約5%的脈衝星，會發生這樣的失靈故障，它們會在幾秒鐘內旋轉得更快，就像人體心跳過速一樣。基於其一貫保持的精確的旋轉速率，這個小問題有點令天文學家困惑。

船帆座脈衝星就是一個例子，它距離地球約1000光年，潛伏在一萬多年前超新星爆炸時遺留下來的氣體雲和塵埃之中。船帆座脈衝星通常以每秒11圈的速度旋轉，然而每三年它就會發生一次「打嗝」故障。最近一次故障發生在今年2月，本文中提及的研究關注對象的是2016年12月發生的故障。

2016年，船帆座脈衝星再次發生故障。澳大利亞塔斯馬尼亞Mount Pleasant射電天文台的天文學家捕捉到了這一現象。該事件的一些細節有助於天文學家研究這些恆星突然加速的理論和模型。

這顆脈衝星的表現讓人很吃驚，中子星實際上在更快的自轉開始之前曾短暫減速，也就是我們討論的小故障發生的本身。由澳大利亞莫納什大學的天文學家格雷格·阿什頓領導的研究小組於8月12日在《自然天文學》上發表了他們的發現。

天文學家還不完全清楚這些脈衝星發生故障失靈的原因，但認為這與中子星的內部過程有關。目前最好的理解是恆星的內層突然向外傾斜。當它撞擊脈衝星的外殼時，會使恆星旋轉得更快。然後它很快又會恢復到以前的旋轉速度，整個過程不到13秒就結束了。

2016年對船帆座脈衝星故障的觀測是迄今為止對此類故障進行的最詳細的觀測之一。他們的觀測結果與天文學家在2000年和2004年時觀測到的故障結果相吻合。

此類現象與理論模型一致，理論模型表明中子星的內部結構有三個組成部分。其中一個部分是地殼內層的超流體中子湯，它首先向外運動，撞擊恆星堅硬的外殼，導致其自旋。但隨後在核心中流動的第二股超流體湯會追趕上第一股，導致恆星的自轉速度減慢。

在文獻中，這種超調已經被預測過幾次了，但這是第一次在觀察中發現這種超調。雖然這並不是中子星內部發生的事情的決定性證據，但它確實讓天文虛假更接近於縮小它的範圍。

儘管如此，之前提到的放緩仍然無法解釋。天文學家實際上並不確定這類現象發生的原因。這種減速實際上可能通過在地殼和地殼超流體之間造成一個關鍵的滯後而觸發故障，但仍有一個巨大的問號懸在上面。

目前阿什頓的團隊表示，他們將繼續研究故障之外的船帆脈衝星，希望更好地了解這顆奇怪的恆星。誰也說不準下次故障什麼時候會發生，他們希望未來的觀測、分析和理論模型能夠為他們揭示的動力學現象提供新的解釋。

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