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8个极少数罕见的“毫秒脉冲线”在球状集群内发现

这是艺术家对毫秒脉冲星及其伴星的印象。
这是艺术家对毫秒脉冲星及其伴星的印象。 (图片来源:欧洲航天局和弗朗西斯科·费拉罗(博洛尼亚天文台))

一个国际天文学家团队发现了8颗罕见的毫秒脉冲星,它们隐藏在银河系周围密集的星团中。

一个Pulsar.是A.中子星——城市大小的恒星物体,其质量至少是太阳质量的1.4倍,是在其母恒星爆炸死亡时产生的——会发出两束光无线电波在每个杆,由于它的强烈磁场,同时也因为它令人难以置信的大质量而迅速旋转。从我们的角度来看,它们看起来像闪烁的星星,只有当横梁直接闪耀在我们身上时才可见。

“绝大多数脉冲星每几百毫秒或更多就旋转一次,”或者说每秒旋转几次,该研究的主要作者、意大利卡利亚里天文台的博士后研究员亚历山德罗·里多菲(Alessandro Ridolfi)告诉Live Science。澳门金沙官方游戏“另一方面,毫秒脉冲星是指每秒旋转数百次的脉冲星,或者相当于每几毫秒旋转一次。”

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在一项新的研究中,ridolfi和他的同事使用了Meerkat望远镜 - 一系列由南非射频天文学天文台(Sarao)经营的64个独立卫星菜肴 - 专门用于毫秒脉冲条件,这比较慢的旋转脉冲脉冲更罕见。要这样做,他们专注于九个球状星团- 一系列恒星,这些星星被自己的重力和轨道在星系边缘 - 周围的边缘银河系;他们在其中五个集群中发现了八个毫秒的脉冲条件,使其成为迄今为止最大的毫秒脉冲研究之一。

一个近距离看看梅尔卡特射频望远镜的64个菜肴中的两个。 (图片来源:南非射电天文台)

二元系统

毫秒脉冲星非常罕见,因为它们的快速自转只有在双星系统中才能实现。在这样的系统中,两个恒星围绕彼此旋转;对于脉冲星来说,中子星的伴星通常是与我们类似的恒星太阳但是偶尔也会有一颗奇异的星体出现,比如白矮星,中子星,甚至是一颗恒星黑洞,ridolfi说。

里多尔菲说:“要达到如此高的转速,中子星需要很长一段时间从伴星那里偷取物质来获得旋转运动。”这意味着数十亿年。“因此,毫秒脉冲星只能在双星系统中形成,而且比其他脉冲星要罕见得多。”澳门金莎官方游戏

然而,球状簇用恒星进行了利益,受到强烈的引力力,这使得二元系统更有可能形成。澳门金莎官方游戏结果,这些区域内的更多的脉冲都可以成为毫秒的脉冲条件。

“球状星团中超过90%的已知脉冲星是毫秒脉冲星,”Ridolfi说。“在已知的所有毫秒脉冲星中,超过一半是由球状星团托管的。”

宇宙时钟

天文学家喜欢研究毫秒脉冲线,因为它们以恒定的速度旋转。

“毫秒脉冲星可以被视为超级精确的宇宙时钟,”Ridolfi说。“它们的旋转比长周期脉冲星更稳定,因此更适合高精度实验。”

例如,这些旋转的宇宙灯塔可以用于测量中子恒星的质量,研究二元系统的演变,检测引力波,在球状集群中心定位黑洞,测试一般相对性 - 爱因斯坦如何重新定义时空——并进行更复杂的物理实验,Ridolfi说。

研究人员对其中一个新的毫秒脉冲线PSR J1823-3021G特别感兴趣,因为它具有不寻常的轨道。

“它是一个非常椭圆的轨道中的二元毫秒脉冲柱,这是交换伴侣的结果,”Ridolfi说。“在所有可能性中,中子星最初在轨道上,伴随着更轻的伴侣,后来被当前,更庞大的伴侣所取代,因为遭遇紧密遭遇。”

Ridolfi说,它也是新发现的毫秒脉冲星中最大的,可能比我们的太阳重两倍多,这是“非常罕见的”。

像MeerKAT这样先进的新型射电望远镜阵列让天文学家能够发现比以往更多的毫秒脉冲星。

像MeerKAT这样先进的新型射电望远镜阵列让天文学家能够发现比以往更多的毫秒脉冲星。 (图片来源:南非射电天文台)

望远镜升级

Ridolfi说,尽管理论上在球状星团中很常见,但毫秒脉冲星很少会出现。

然而,先进的新望远镜(包括Meerkat)最终允许天文学家在球状群中同行,并揭开更多。

Ridolfi说:“利用刚刚建成的新望远镜,我们已经使球状星团脉冲星的数量在短短几年内增加了近50%,这些脉冲星几乎都是毫秒脉冲星。”

这项研究只使用了MeerKAT望远镜中的44个碟面;Ridolfi说,来自同一个研究项目“瞬变和脉冲星与MeerKAT (TRAPUM)”的天文学家已经在进行一项新的“球状星团脉冲星调查”,利用所有64个碟形天线聚焦于28个球状星团,这可能会发现更多的毫秒脉冲星。

“在这些发现中,我们非常希望找到由两毫秒的脉冲星或脉冲珠绕恒星质量黑洞制成的二元系统,”Ridolfi说。这将是“脉动天文学的圣杯”之一。

在未来,甚至像平方公里阵列一样的望远镜 - 一个由来自世界上成千上万的菜肴和数百万天线组成的望远镜阵列,其中Meerkat将成为其中的一部分 - 也会有助于更多地揭示这些快速旋转的脉冲线Ridolfi说,帮助回答更多关于宇宙的问题。

本研究于4月28日在线公布了在杂志皇家天文学会月报

最初发表在《生活科学》上。澳门金沙官方游戏