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毫秒脉冲星

millisecond pulsar 毫秒脉冲星天文学术语。每秒旋转上百次的脉冲星,通常有一颗正常的伴星,并从伴星得到物质

简介

毫秒脉冲星(millisecond pulsar)曾经被称为反复脉冲星,是自转周期在1-10毫秒范围内的脉冲星,它目前(21世纪初)仅能在微波或X射线的电磁波频谱的波段上被观察到。毫秒脉冲星通常都有伴星,并从伴星处得到物质。经测量,这些死亡的恒星直径仅为25千米但却拥有比太阳还要大的质量。

毫秒脉冲星的起源不是很清楚,主导的理论认为它们原本是周期较长的脉冲星,经由吸积的延长或回复。基于这个理由,低质量X射线双星系统特别受到关注,它们被认为是正在回复过程中的脉冲星。像这一类散发出X射线的脉冲星被认为是正在被加速的阶段,活跃性正在增加中。它们可能是正在吸收由伴星洛希瓣溢出的角动量,使自转的速度增加至每秒钟数百转,而被加速的中子星。已经被加速了的毫秒脉冲星,散发出的电磁波频谱是在长波长的部分。

来源

已知脉冲星来自恒星末期塌死亡发生超新星爆发之后的残留物(俗称“恒星尸体”),能有规律地发出强烈的电磁辐射。许多毫秒脉冲星是在球状星团内被发现的,因为在这些系统内极端高的恒星密度有利于创造能引起双星之间质量交换的环境,让自转的中子星经由交互作用提高周期成为毫秒脉冲星。

2009年,天文学家在一个新发现的双星体系中发现,有一颗中子星正处于转变成为一颗毫秒脉冲星的过程中,从而证实了人们长期以来所怀疑的这两类星球之间存在的演化性的联系。

截至2011年,在球状星团内发现的毫秒脉冲星大约有130颗,单单在Terzan 5中就有33颗,然后是NGC 104有22颗,M28和M15各有8颗。

转速

影响因素

毫秒脉冲星的转速能达到每秒钟旋转716次,如果按照其中最快一颗的旋转速度,只需7秒钟便能够从地球到达月球。这是因为坠落在其表面的来自一颗环绕恒星的气体使它们旋转起来,这与落下的水让水车旋转的方式很类似。

2012年2月,德国科学家的一项研究显示,在这种质量传递结束后,脉冲星的磁气圈(其磁场捕获带电粒子的空间区域)将会膨胀,进而减缓它的旋转速度,这与旋转的滑冰者伸出双臂来减速是一样的道理。如果没有这一过程,毫秒脉冲星将变得更为极端,其运行周期可能还不到1毫秒。

速度限制

以目前(2006年)中子星结构和演变的理论,预言脉冲星旋转速度的极限如下:

1、它们的自转不能超过每秒1,500转,超过了可能会分裂开来;

2、在达到这种高速自转之前,会辐射出重力波,在被进一步加速前抑制转速的提高。实际上,转速似乎已经被抑制在每秒1,000转之内(对应于周期1毫秒的时间)。

发现记录

第一颗毫秒脉冲星PSR B1937+21,在1982年被发现,转速为每秒641转,它的辐射落在无线电的波段上,但他拥有转速最快中子星的头衔只有大约180天。在2005年发现的PSR J1748-2446ad,是迄今(2006年)所知,转速最快的中子星,每秒钟转716次。

到2006年底还没有次毫秒脉冲星被发现(转速最快的是716赫兹)。这暗示重力波的辐射造成的能量损失,确实对高速转动的中子星产生了刹车机制的作用。

但在2007年初,来自罗西X射线时变探测器和国际伽玛射线天体物理实验室却指出中子星XTE J1739-285每秒自转1,122次。而这个结果在统计上的意义不大,因为落在3标准差之处,所以只当它是一个有趣的候选者,结果也暂时仅供参考。但是,重力辐射被相信是扮演着减缓自转速率的角色,因此早先发现的一个转速高达每秒599转的X射线脉冲星,IGR J00291+5934,依然是最可能产生重力波的第一顺位候选者,在将来最有可能被侦测到重力波,因为多数X射线脉冲星的转速都只有每秒300转左右。

2012年10月25日,德国科学家报告说,他们在人马座中发现一个运行速度奇快的毫秒脉冲星,其环绕轨道一周所需时间仅为93分钟,是迄今(2012年)发现的轨道周期最短的毫秒脉冲星。这颗名为PSR J1311-3430的脉冲星每秒旋转390次。它处在一个双星系统中,伴星直径约为木星的60%,但质量却达到木星的8倍多。这颗脉冲星与伴星距离约为52万公里,是地球和月球距离的约1.4倍,也是目前已知距离最近的双星系统。

参考资料

中国科学报:毫秒脉冲星在7秒时间内从地球“滚”到月球2012年02月20日.tech.qq.com.2012-10-27