天文学家们更接近揭开“毛刺”脉冲星的神秘面纱

死星旋转速度的特殊打嗝已经证明比我们想象的更有趣。天文学家第一次表明,Vela脉冲星的旋转在2016年小故障之前就已经放缓,这不仅是出乎意料的,它还可以帮助我们缩小中子星的超高密度内部的神秘动力。

对于天文学家来说,宇宙中一些最有用的物体是快速旋转的中子星,称为脉冲星。当它们旋转时,它们像灯塔一样闪烁出一束辐射,通常是在非常快速和规律的时间尺度上。

这对于各种科学应用都很有用 ,但即使是脉冲星也不是100%精确。随着时间的推移,它们逐渐失去少量的旋转能量,从而略微减慢速度。然而,不时地,它们会在恢复正常之前突然加速 – 这就是我们所说的故障。

我们不知道是什么原因导致脉冲星故障,但天文学家认为它与中子星的内部过程有关。

这就是距离地球大约1000光年的Vela脉冲星进入的地方。它通常以每秒约11转的速度旋转。但它也是一个众所周知的连续闪光器,每三年左右就会打嗝一次。(它最近的故障发生在今年2月,但这项研究涉及到2016年12月的前一次故障。)

这些故障是无法预测的,但是它们的相对规律性意味着我们有更好的机会在行动中抓住一个,这就是2016年12月发生的事情,当时第一次使用收音机实时记录故障望远镜。

对该毛刺的第一次分析揭示了毛刺事件期间脉冲形状的变化。现在更深入的分析表明,在故障期间,脉冲星开始旋转速度更快 – 即所谓的旋转频率超调 – 然后相当快地放松回到更正常的速度。

这与理论模型一致,表明中子星的内部结构有三个组成部分。

澳大利亚莫纳什大学的天体物理学家保罗拉斯基说: “这些成分之一,地壳内层的超流体中子汤,首先向外移动,撞击恒星的外壳,使其旋转起来。”

“但是,然后,在核心中移动的第二个超流体汤可以追赶到第一个,导致恒星旋转减速。这种超调在文献中被预测了几次,但这是第一个实时在观察中已经确定了它。“

这并不是确凿的证据,证明这确实发生在中子星内部,但它确实让我们更接近于缩小它。

然而,我们之前提到的这种放缓仍然无法解释。研究人员在他们的论文中指出,减速可能实际上是通过在地壳和地壳超流体之间造成严重滞后来引发故障,但仍有一个巨大的问号悬在它上面。

莫纳什大学的天文学家和物理学家格雷格阿什顿说: “在故障发生之前,我们注意到这颗恒星似乎在旋转之前减慢了它的转速。”

“我们实际上不知道为什么会这样,而且这是它第一次出现。”

但是,虽然这个谜团仍然存在,但分析确实表明这个故障比一个简短的单步过程要复杂一些。该团队希望未来的观察,分析和理论建模能够为他们所揭示的动态提出新的解释。