天文學家從每秒707次的超級脈衝星旋轉中探測到伽馬射線

已知的第二快的脈衝星被發現會發射出伽馬射線,而這個令人驚訝的發現可以幫助科學家們理解這些奇怪而極端的星星的性質。

毫秒脈衝星 PSR J0952-0607的伽馬輻射是如此微弱,以至於探測它需要一些新的聰明的研究方法,這些方法使得我們可以對恆星進行前所未有的測量。

天文學家從每秒707次的超級脈衝星旋轉中探測到伽馬射線

脈衝星是一種名為中子星的死去的恆星,過重的恆星最終將變為黑洞,而質量不那麼大的最終將變為白矮星。而這些脈衝星旋轉時發出的輻射掃過地球,有時它們在時間尺度上是如此精細因而可以幫助我們測量宇宙。

有些脈衝星的旋轉實在太快,達到了毫秒級別的自轉週期,我們稱它們為毫秒脈衝星,它們經常被發現存在與雙星系統中。一般認為它從另一顆星(伴星)中吸積物質時不斷增加轉速。

天文學家從每秒707次的超級脈衝星旋轉中探測到伽馬射線

1999年,由毫秒脈衝星發射的伽馬輻射首次被發現。第二次伽馬輻射直到2009年才再被發現。不過在此之後,更多毫秒脈衝星和伽馬射線被聯絡起來了。

而2017年發現的脈衝星PSR J0952?0607,以令人驚訝的707次每秒的速度旋轉;它目前是天文學家能測量旋轉拐點速度(轉速開始減慢時的速率)和表面磁場的毫秒脈衝星中最快的。

根據2016年的網站費米,至少17%毫秒脈衝星發射伽馬射線,與之相比3%的一般脈衝星能發射伽馬射線。

而PSR J0952?0607是目前最突出的幾個之一,僅排在PSR J1748-2446ad,一個於2006發現的716轉每秒的脈衝星之後。

為了正確理解PSR J0952?0607高達707次的旋轉,我們假設其直徑20千米(一般的中子星大小),它的赤道處線速度將不可思議地達到每秒44422千米,約為14%光速。

這就是我們所說的“黑寡婦”。這個脈衝星的1.4倍太陽質量被擠壓進極小的直徑大小中,它有一個0.02倍太陽之力的伴星。而這個極小質量的雙星系統伴星使得它成為了“黑寡婦”:這個脈衝星無疑是“吃掉”了它伴星的大部分物質。

然而,它於在2017年被發現的時候,研究者們使用費米伽馬射線空間望遠鏡並沒有發現由它發射出伽馬射線。這個脈衝星本身是被低頻陣列(LOFAR)射電望遠鏡發現的,其頻率遠低於通常的脈衝星。

來自馬克思普朗克引力物理研究所的天文學家 Lars Nieder致力於拓展伽馬射線脈衝星目錄,因此他決定更細緻的研究PSR J0952?0607。

他和他的同事搜尋了Fermi的2008年8月到2017年1月的資料,並與LOFAR兩年的觀測資料做了比對。他也使用了兩個望遠鏡的光學觀測結果,以及一個使用LIGO的引力波研究的資料。

“這個研究非常困難,因為Fermi望遠鏡在8.5年的觀測中,僅僅記錄了和遙遠脈衝星發出的大約200次伽馬射線所等同的結果。在這段時間中脈衝星本身旋轉了將盡兩千億次。也就是說,在每十億次旋轉中僅有一次伽馬射線被觀測”,Nieder 說到。對每次的伽馬射線研究結果應該完全等同每個1.4毫秒的旋轉所放射的伽馬射線。

伽馬射線放射研究透過使用強大的超算Atlas進行。但是Nieder表示Atlas發現的訊號是錯誤的。

“訊號非常的微弱模糊並且並不在它應該在的地方。原因如下:我們對來自 J0952-0607的伽馬射線的研究顯示,在我們用來鎖定研究目標的初始的光學望遠鏡觀測中存在一個位置偏差。在我們的發現中,伽馬射線的脈衝訊號暴露了這個問題。”,他解釋道。“這個錯誤在發表射電脈衝星的發現時被修正了。一個新的、拓展的伽馬射線研究使得更遙遠的但更有統計意義的伽馬射線脈衝星的發現走上正途。”

並且我們另外得到一個驚喜:2011年之前的資料中沒有發現伽馬射線被探測到。為什麼呢?我們並不知道。

有可能這個結果與恆星多樣性有關。也許伽馬輻射太過微弱而不能被探測...存在類似的種種可能原因。或者恆星本身存在一個軌道或者旋轉上的變化,即使在資料中還沒有支援這個觀點的證據。該團隊(馬普所的)將繼續研究恆星們來嘗試理解這個特別的行為結果。

這個離真相新的,更近的距離表明團隊可以回看並修正已知的脈衝星的物理引數。他們已發現在一個脈衝星中10倍微弱於以往觀測結果的磁場強度值。

這個結果和理論相符:理論表明脈衝星的主動吸積(吸收其伴星的物質)行為將降低其磁場。並且研究者表明,這可以幫助我們為這些尚未研究清楚的星星設定一個磁場強度下限。

作者: MICHELLE STARR

FY: 加菲旅館

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