天文學家測量旋轉(zhuǎn)恒星的心跳

2025-12-07 19:24:32 分類：焦點 閱讀(66686)

𝑃-𝑃圖顯示了帶有探測到的漂移子脈沖的脈沖星，帶有菱形的學家旋轉(zhuǎn)𝑃3-only脈沖星，以及樣品中帶有圓點的測量其他脈沖星。Credit: arXiv: https://arxiv.org/abs/2301.04067
（神秘的恒星地球uux.cn）據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)（by University of Manchester）：一個國際科學家小組使用貓鼬射電望遠鏡觀察了中子星誕生并形成持續(xù)數(shù)百萬年的旋渦閃電風暴時宇宙的脈動心跳。
射電脈沖星是天文跳旋轉(zhuǎn)的中子星，從中我們可以觀察到燈塔發(fā)出的學家旋轉(zhuǎn)光脈沖形式的無線電波閃光。中子星的測量質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的1 . 5倍，大小只有25千米，恒星是天文跳已知密度最大的恒星。它們旋轉(zhuǎn)速度極快，學家旋轉(zhuǎn)通常是測量千分之一秒到十秒鐘一次，只是恒星隨著年齡的增長逐漸變慢。
現(xiàn)在，天文跳一組合作的學家旋轉(zhuǎn)天文學家在皇家天文學會的每月通知上發(fā)表了有史以來最大的脈沖星調(diào)查。
中子星也是測量宇宙中最強的磁體，平均比地球上最強的磁體強一百萬倍。這種極端的性質(zhì)提供了一個以極高的精確度檢驗物理定律的機會。即使在它們被發(fā)現(xiàn)60年后，關(guān)于這些奇異物體本質(zhì)的基本問題仍然存在。
沒有兩個脈沖星是相同的，在這些令人興奮的物理學領(lǐng)域取得進展需要對盡可能多的脈沖星進行靈敏的觀測。“千脈沖星陣列”(TPA)項目是一項國際合作，旨在通過利用MeerKAT射電望遠鏡前所未有的靈敏度來實現(xiàn)這些目標。這由南非卡魯沙漠中的64個天線組成，是英國領(lǐng)導(dǎo)的平方公里陣列的墊腳石。
研究結(jié)果分兩部分發(fā)表，其中一部分由曼徹斯特大學的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，詳細介紹了對超過100萬個記錄的個人閃光的研究結(jié)果。閃光的序列可以想象成一串脈沖。
曼徹斯特大學的Patrick Weltevrede博士說:“觀察脈沖星就像檢查脈沖星的脈沖，揭示其‘心跳’的特殊性。”每個脈沖的形狀和強度都不同。"
對于某些脈沖星來說，可視化后會出現(xiàn)對角線條紋的有序圖案。曼徹斯特大學博士生宋曉曦博士解釋說:“TPA數(shù)據(jù)的卓越質(zhì)量和我們復(fù)雜的分析使我們首次揭示了許多脈沖星的這些模式。這些圖案可以用圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的閃電風暴來解釋。這些發(fā)現(xiàn)指出了脈沖星運行方式的一些基本問題。”
脈沖星誕生后，閃電風暴圍繞著恒星快速而混亂地旋轉(zhuǎn)。幾百萬年后，閃電風暴穩(wěn)定下來，模式變得更加緩慢和穩(wěn)定。這與模型預(yù)測的正好相反。最終，幾十億年后，閃電將完全停止，脈沖星將不再被探測到。
MeerKAT團隊最近獲得了著名的皇家天文學會團體獎，TPA項目現(xiàn)在已經(jīng)達到了一個非凡的里程碑:詳細觀測了超過1200顆脈沖星，代表了超過三分之一的已知脈沖星。
在由牛津大學研究人員領(lǐng)導(dǎo)的附帶工作中，展示了脈沖形狀的統(tǒng)計特性。Bettina Posselt博士解釋說:“我們發(fā)現(xiàn)，控制脈沖星無線電發(fā)射的最重要屬性是它所謂的自旋下降能力。它量化了中子星自轉(zhuǎn)減慢時每秒鐘釋放的能量。一些自旋下降的能量被用來產(chǎn)生觀測到的無線電波。”
模型預(yù)測，恒星周圍的電離氣體不斷放電，產(chǎn)生無線電脈沖，這可以與閃電風暴相提并論。新數(shù)據(jù)表明，自旋下降功率影響中子星表面上方多高的地方發(fā)生無線電發(fā)射，以及帶電粒子被賦予多少能量。由于有證據(jù)表明自旋下降功率隨著年齡的增長而下降，并且1，200顆脈沖星的自旋下降功率變化很大，因此TPA數(shù)據(jù)是研究中子星老化的理想數(shù)據(jù)。
新數(shù)據(jù)顯示，即使自旋下降功率最小的脈沖星也會發(fā)出強烈的無線電輻射，并且可以在很遠的距離內(nèi)被探測到。這一結(jié)果表明，可能有比先前預(yù)期更多的脈沖星有待發(fā)現(xiàn)。
這兩個項目的TPA數(shù)據(jù)現(xiàn)已公開。它們使國際社會能夠進一步研究這些脈沖星的特性以及介入其間的星際空間的特性。