不同寻常的星空灯塔-照亮发现新类恒星的道路

中子星由超大质量恒星的核心坍缩形成。其中向外发射电磁辐射的中子星被称为脉冲星。（图源：Shutterstock）

本文首次出版于《对话》杂志。该杂志将这篇文章授权给了“空间”网专家之声栏目：op-ed&视野。

马尼沙·凯莱布，悉尼大学讲师。

中子星发射出不寻常的无线电信号，这一发现正在改写我们对这类特殊恒星系统的认知。

我的同事和我使用位于非洲南部的MeerKAT无线射电望远镜观测距地球大约1300光年远银河系的Vela-X 1区域时发现了这点。我们拍摄到了奇怪的闪光或者说持续300毫秒的脉冲。

闪光具备一些无线放射中子星的特征，但它不像我们之前看到的任何无线放射中子星。

出于好奇，我们翻阅了这篇区域的历史数据希望能发现类似的脉冲。有趣的是，我们确实发现了更多这样的脉冲，之前这些脉冲被我们的实时脉冲检测系统忽略了（因为我们只搜寻持续20-30毫秒的脉冲）。

对其脉冲次数进行的快速分析表明，它们大约每隔76秒开始重复-而更多的中子星脉冲循环在是几秒甚至几毫秒内。

中子星由超大质量恒星的核心坍缩形成。其中向外发射电磁辐射的中子星被称为脉冲星。（图源：Shutterstock）

我们的观测表明PSR-J0941-4046有一个“脉冲星”或甚至一个“磁星”的一些特征。脉冲星是由超大质量恒星坍缩形成的超大质量存在，通常会从它们的极点放射出无线电波。伴随着它们旋转，就可以地球上测量到它们的无线脉冲，这有点像你在远处就能看到一个灯塔在进行周期性闪烁一样。

然而，在这之前长时间众所周知的是一个脉冲星的旋转周期为23.5秒-这意味着我们也许发现了一类新型无线放射天体。我们这一发现出版在《自然天文》杂志。

一个异常中子星？

使用我们从在MeerKAT的MeerTRAP和ThunderKAT项目中获取到的所有数据，我们设法以优秀的精准度定位到了这个天体的位置。因此我们进行了更多灵敏的后续观测来了解它脉冲的来源。

将这个新发现的天体命名为PSR-J0941-4046，它是一个独一无二的能放射无线电波的银河中子星，相比其他脉冲星它转速极其缓慢。脉冲星的脉冲速率惊人的一致，基于后续观测，我们推测每个脉冲的发射频次是一亿分之一秒。

除了与预期不符的脉冲速率，PSR-J0941-4046本身也是独一无二的，因为它位于中子星“坟场”。这是一片我们不期待能在其中探测到任何放射无线电波的空间区域。理论上位于这片区域的中子星都处于它们生命周期的尾声，因此并不活跃（或活跃程度低）。PSR-J0941-4046挑战着我们对中子星产生和演化理解的认知。

另外也因为PSR-J0941-4046产生了至少7种有明显不同的脉冲形状而使它的出现极具吸引力。鉴于大多数中子星不具备这样的特征。这种脉冲形状的多样性和脉冲密度可能和这个天体未知的物理放射机制有关。

一种特殊的脉冲形状表现出强烈的“准周期”结构。这表明一些振动导致了无线放射的产生。这些脉冲也许能提供给我们一些理解PSR-J0941-4046内部运行机制的有用信息。

这些准周期脉冲和神秘未知来源的快速射电暴有一些相似性。然而，观测到的PSR-J0941-4046快速射电暴中是否有放射出一些能量尚不清楚。如果我们发现有，它也许可以说明PSR-J0941-4046是一个“超长周期磁星”。

磁星是具有强烈磁性区域的中子星，其中只有少数具备已知的无线发射频谱。虽然我们还没有真正确认的超长周期磁星，他们理论上可以成为快速射电暴的一种可能起源。

短暂的邂逅？

PSR-J0941-4046已经活跃了多久和它的无线放射频谱尚不清楚，因为无线射电周期一般不会持续太久。

我们不知道银河系存在多少这样的天体。我们只能在PSR J0941-4046旋转周期内探测它放射的无线电-所以一个周期内我们只能看见它几分之一秒。不过很幸运我们一开始就发现了它。

探测类似的天体是一个挑战，这说明也许有尚未探测到的相当大的中子星群待被发现。我们的发现也增加了探测一类新无线电瞬态（超长周期中子星）的可能性。未来对类似天体的研究将极大增加我们对中子星群的认知。

本文首次出版在《对话》杂志，根据知识共享许可进行再版。

BY:Manisha Caleb

FY: 杂七八糟嘿

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