黑科技 科学 某些脉冲星的异常,可能和中子星内部“中子汤”流动有关

某些脉冲星的异常,可能和中子星内部“中子汤”流动有关

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脉冲星是宇宙中会规律释放脉冲信号的天体,周期精确度甚至超过原子钟。但再怎么精密也有故障的时候,天文学家就曾发现有颗脉冲星平均每3 年故障一次,它转着转着就忽然减速又加速。一项新研究现在指出其背后机制,可能与内部“中子汤”有关。

当大质量恒星演化到末期、经重力坍缩发生超新星爆炸后,最终可能变成一颗质量比太阳大1~2 倍、但直径只10 多公里、上面一立方厘米物质可重达10 亿吨的致密中子星。中子星旋转速度奇快而且相当规律,精度媲美原子钟,由于其磁轴和自转轴不重合,磁场旋转时所产生的各种辐射可能一明一灭传到地球,有如人眨眼,此时称做脉冲星。

某些脉冲星的异常,可能和中子星内部“中子汤”流动有关插图

然而凡事总有例外。大约有5% 中子星在旋转过程中会“发生故障”,忽然不受控制的加速或减速,比如距离我们1,000 光年远的船帆座脉冲星(Vela pulsar)。为什么有些中子星似乎永远恒定旋转、但有些中子星每隔几年就会失灵一下?科学家已经提出10 来种不同模型尝试解释这个分歧,但想达成共识还有一段路要走。

来自澳洲蒙纳许大学的团队最近发表论文,透过分析船帆座脉冲星提出全新观点:涉及中子星内部的“中子汤”。

船帆座脉冲星正常情况下每秒旋转约11 次,从地球利用电波望远镜观察它的磁场,看起来就像闪光灯一样闪烁。然而2016 年12 月时,其他天文学家发现这颗脉冲星的转速分成三阶段变化:首先转速大幅减慢了几秒钟,接着又超速回升约12 秒,等1 分钟之后才又慢慢恢复到正常速度;今年2 月,天文学家又发现它再次故障。

蒙纳许大学天文物理学家Paul Lasky 表示,这些变化很可能源自于脉冲星内部的大量自由浮动中子(超流体,故研究人员称为中子汤),以及由质子、中子、推测某种奇异粒子所组成的超致密核心(没人知晓中子星的核心究竟由什么构成)。

已知中子星剖面大致可分成3 层,核心部分因压力极大,由超子组成;中间层为自由中子,表面层则由中子β 衰变成的电子、质子、微中子构成。一般情况下,这3 层应该以不同的速度独立旋转,然而在脉冲星“旋转故障”期间,不同层可能以异常方式相互缠紧:

当中间层的“中子汤”向外撞击恒星外壳时,其传递的动量会促使恒星脉动加快;然而当脉冲星核心的稠密流体和中间层混合,又导致恒星减速旋转恢复一般速度,这些异样中,只有加速前的减速现象尚无法解释。

研究人员希望未来更多观察、分析和建模,能够为最初的减速现象提出合适理论。新论文发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊。

本文来自网络,不代表黑科技立场,转载请注明出处。

作者: thinkou

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