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宇宙中的脉冲星“故障”,每秒自转11圈,每隔3年却瞬间加速

2019-09-06 点击:697
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死星的精彩“打嗝”比我们想象的要有趣得多。当一颗巨大的恒星死亡时,它会留下一颗称为中子星的致密核心。许多这些异国情调的恒星旋转速度非常快,像灯塔一样发出辐射。它们被称为脉冲星。这些脉冲星可以每秒旋转数千次并且旋转非常稳定,通常以类似时钟的速度旋转,因此它们可以用作宇宙时钟。然而,有时它们会像家里的挂钟一样,并且会出现故障,天文学家称之为“打鼾”。

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图:航行中子星

已知大约5%的脉冲星,这种失败发生,它们会在几秒钟内旋转得更快,就像人类的心脏跳跃速度一样。对于天文学家而言,这个小问题有点令人困惑,因为天文学家一直保持着精确的旋转速度。

一个例子是帆脉冲星,它离地球大约1000光年,潜伏在超过一万年前超新星爆炸留下的气体云和尘埃中。帆脉冲星通常以每秒11圈的速度旋转,但每三年它会出现“打嗝”故障。最近的失败发生在今年2月,本文中提到的研究主要集中在2016年12月发生的失败。

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2016年,该船的脉冲星再次出现故障。澳大利亚塔斯马尼亚芒特普莱森特无线电天文台的天文学家已经抓住了这一现象。该事件的一些细节帮助天文学家研究了这些恒星突然加速的理论和模型。

这种脉冲星的性能令人惊讶。在更快的旋转开始之前,中子星实际上是短暂地减速,这是我们讨论的故障。由澳大利亚莫纳什大学的天文学家格雷格阿什顿领导的一个小组于8月12日在《自然天文学》发表了他们的研究结果。

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天文学家并不完全了解这些脉冲星发生故障的原因,但他们认为这与中子星的内部过程有关。目前最好的理解是恒星的内层突然向外倾斜。当它击中脉冲星的外壳时,它会使恒星旋转得更快。然后它快速恢复到先前的旋转速度,整个过程在不到13秒的时间内结束。

2016年帆船中脉冲星失效的观察是迄今为止对此类失败的最详细观察之一。他们的观察结果与天文学家在2000年和2004年观测到的失败结果一致。

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这种现象与理论模型一致,表明中子星的内部结构有三个组成部分。其中一部分是内壳中的超流体中子汤,它首先向外移动,撞击恒星的坚硬外壳,使其旋转。但随后在核心流动的第二个超流体汤将赶上第一股,导致恒星的旋转速度减慢。

在文献中,已经多次预测了这种超调,但这是第一次在观察中发现这种观察结果。虽然这不是中子星内部发生的事情的决定性证据,但它确实使得天文数字的虚假性更接近于缩小它。

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尽管如此,前面提到的放缓仍然无法解释。天文学家实际上不确定为什么会这样。这种减速实际上可以通过在地壳和地壳超流体之间产生一个临界滞后来触发故障,但仍然有一个巨大的问号悬在它上面。

目前Ashton团队表示他们将继续研究断层外的帆脉冲星,希望能更好地了解这颗奇怪的恒星。没有人能说下一次失败何时会发生。他们希望未来的观察,分析和理论模型能够为他们揭示的动态现象提供新的解释。

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