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毫秒脉冲星本质是什么(巧了)

福瑞号2022-12-01 04:15:10问答百科245
有趣,有趣。中国科学家和美国科学家同时发表了对同一类天体的观测报告,我还是第一次遇到。
是什么天体如此令人着迷呢?
答:脉冲双星。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图1
脉冲星,相信大家都很熟悉了,绰号为“宇宙的灯塔”,是中子星的一类,可以发射出强大的电脉冲。在宇宙中,脉冲星有时候独来独往,有的时候也会不甘寂寞,和其他天体组成双星系统。注意,这里有两个有趣的概念:如果双星系统中两颗都是脉冲星,那么这个系统叫做双脉冲星;而如果只有一颗是脉冲星,那就叫脉冲双星。
这一次,两国天文学家不约而同地关注了脉冲双星(虽然不是同一组双星)。昨天,NASA在官网上发布了钱德拉X射线太空望远镜对球状星团Terzan 5中一个脉冲双星系统的新研究成果,而两年前的时候,他就曾经在2018年9月1日的《天体物理学杂志》上发表过第一次研究成果;同时,2020年1月11日通过国家验收、正式上岗后,中国天眼(FAST)也在最近发布了对武仙座球状星团(M13)中一个脉冲双星系统的研究成果,论文也即将发布在《天体物理学杂志》上。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图2
图片说明:武仙座球状星团(M13)
首先,咱们来看看FAST的报告。
FAST所发现的,脉冲星中的一种特例——毫秒脉冲星。所谓的毫秒脉冲星,是一种自转速度极快的脉冲星,每秒可以旋转上百次,也就是说它的周期仅有几毫秒。如果它的脉冲正好可以扫过地球,对于我们的观测和研究将非常有利。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图3
通常来说,毫秒脉冲星都会有一颗伴星,就比如这次FAST所发现的脉冲星,就有一颗约为0.16个太阳质量的白矮星相伴。毫秒脉冲星的形成过程,是非常复杂的:
首先,身体比较“壮”的那一颗(也就是脉冲星的前身)发生超新星爆发,抛射出自身的物质。而另一颗,也要有相对比较大的体格子,才能不被爆发的同伴所引起的强烈气流所吹走。不过,对它来说,或许被吹走才是最好的结局。因为当它留下的时候,同伴的核心坍缩成为脉冲星,引力大大加强,开始攫取它的物质。脉冲星吸收了伴星的物质之后,自转速度就会随之加快,故而有如此高的自转速度。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图4
图片说明:脉冲星吸收伴星能量的假想图,比例不准确,看看图片的选劲儿就好~
在这个过程中,脉冲星会迅速升温。吸收过程结束后,还要把多余的热量散发出去,这个过程快的可能一百多天,慢的或许要数年(当然,脉冲星本身就非常热,温度高达上千万摄氏度)。同时,吃饱喝足的脉冲星卸磨杀驴,将被自己抽干的同伴吹走。
同样的,NASA这次研究的,也是一颗毫秒脉冲星,其伴星是一颗和太阳类似的恒星。细心的读者也会发现我们前面留下的一条信息:这一组脉冲双星也是处于一个球状星团中。这可以说是巧合,也可以说不是巧合。科学家介绍,球状星团的恒星密度极大,是银河系恒星密度的100~1000倍,恒星距离更近,因此更容易形成双星系统。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图5
图片说明:右侧是钱德拉X射线望远镜利用低(红色),中(绿色)和高(蓝色)能X射线呈现的图像,左侧是哈勃太空望远镜拍摄的同区域宇宙空间。
这个毫秒脉冲星形成的模式,虽然比较“流行”,但也仍然停留在推测阶段。因此,在所有的毫秒脉冲星中,以低质量的毫秒脉冲星最受科学家关注,因为如果上述流程是真的,那么低质量毫秒脉冲星(比如NASA这次观测的这一颗)就是正处于形成的过程中,对于科学家了解其形成机制极其有帮助。
当然,一颗毫秒脉冲星的自转速度,也未必就盖棺定论了。因为,随着它在宇宙空间中的运行,没准哪一天就会捕获另外一颗恒星,继续吸收其能量,加速自己的自转。当然了,正所谓“星在宇宙飘,哪能不挨刀”,保不齐哪一天它运气不好,就栽在黑洞的手上,然后,咻……就没有然后了。
毫秒脉冲星本质是什么(巧了)-图6
目前来说,科学家预言脉冲星的自转速度不会超过每秒700圈左右。比如目前发现的自转最快的脉冲星 PSR J1748-2446ad,每秒自转716圈,基本上符合这个理论。
但是,人们总是不信邪的,因此,很多人也期待能发现自转速度更快的脉冲星。如果真的有这样的天体被发现,要么我们是要和一个新理论见面,要么就是要和一种新的天体见面了,比如传说中的夸克星……

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