天文学家测量旋转恒星的心跳

发布时间：2023-02-24 17:50:26 栏目：生活

导读 一个国际科学家团队使用MeerKAT射电望远镜观察宇宙的脉动心跳，因为中子星诞生并形成持续数百万年的旋转闪电风暴。射电脉冲星是旋转的中子

一个国际科学家团队使用MeerKAT射电望远镜观察宇宙的脉动心跳，因为中子星诞生并形成持续数百万年的旋转闪电风暴。



射电脉冲星是旋转的中子星，我们可以从中观察到无线电波的闪光，就像灯塔的光脉冲一样。中子星的质量大约是太阳质量的一倍半，大小只有大约25公里，是已知密度最大的恒星。它们的旋转速度非常快，通常每千分之一秒到每十秒一次，只是随着年龄的增长而逐渐减慢。

现在，一个合作天文学家团队在皇家天文学会的月刊上发表了有史以来最大的脉冲星调查。

中子星也是宇宙中最强的磁铁，平均比地球上最强的磁铁强一百万倍。这种极端特性为以极高的精度测试物理定律提供了机会。即使在发现这些奇异物体的60年后，关于这些奇异物体性质的基本问题仍然存在。

没有两颗脉冲星是相同的，在这些令人兴奋的物理学领域取得进展需要对尽可能多的脉冲星进行灵敏的观测。“千脉冲星阵列”(TPA)项目是一项国际合作，旨在通过利用MeerKAT射电望远镜前所未有的灵敏度来实现这些目标。它由南非卡鲁沙漠的64个天线组成，是迈向英国领导的平方公里阵列的垫脚石。

研究结果分为两部分发表，其中一部分由曼彻斯特大学的研究人员领导，详细介绍了记录的超过一百万次个人闪光的研究结果。闪光序列可以可视化为一系列脉冲。

曼彻斯特大学的Patrick Weltevrede博士说：“观察脉冲星就像检查脉冲星的脉搏，揭示其'心跳'的特殊性。每个单独的脉冲在形状和强度上都是不同的。

对于一些脉冲星，在可视化时会出现对角线条纹的有序图案。曼彻斯特大学博士生Xiaoxi Song博士解释说：“TPA数据的卓越质量和我们复杂的分析使我们能够首次揭示许多脉冲星的这些模式。这些模式可以用围绕恒星旋转的闪电风暴来解释。这些发现指出了脉冲星如何运作的一些基本要素。

脉冲星诞生后，闪电风暴围绕恒星快速而混乱地旋转。几百万年后，闪电风暴稳定下来，模式变得更慢、更稳定。事实证明，这与模型预测的相反。最终，几十亿年后，闪电将完全停止，脉冲星将不再被探测到。

MeerKAT团队最近获得了皇家天文学会享有盛誉的团体奖，TPA项目现在已经达到了一个非凡的里程碑：对1，200多颗脉冲星进行了详细观测，占已知脉冲星的三分之一以上。

在牛津大学研究人员领导的伴随工作中，介绍了脉冲形状的统计特性。Bettina Posselt博士解释说：“我们发现，控制脉冲星无线电发射的最重要特性是其所谓的自旋功率。它量化了中子星在旋转减慢时每秒释放的能量。这种自旋功率的一部分用于产生观察到的无线电波。

模型预测，恒星周围的电离气体不断放电，可以与闪电风暴相提并论，产生无线电脉冲。新数据表明，自旋功率会影响无线电发射在中子星表面上方发生的高度以及带电粒子被赋予的能量。由于有证据表明自旋功率随着年龄的增长而降低，并且1，200颗脉冲星表现出很大的自旋功率变化，因此TPA数据是研究中子星老化的理想选择。

新数据显示，即使是自旋功率最小的脉冲星也会发射强烈的无线电发射，并且可以在很远的距离内被探测到。这一结果表明，尚未发现的脉冲星数量可能比以前预期的要多。

这两个项目的TPA数据现已公开。它们使国际社会能够进一步研究这些脉冲星和中间星际空间的特性。