北京
▲打破常规的宇宙“灯塔”（视频由AI生成）
脉冲星被称作宇宙中的“灯塔”。脉冲星的磁场极强，类似巨大的偶极磁铁，两个磁极区域向外辐射出射电波束。脉冲星在太空中高速自转，由于磁轴与自转轴并不重合，这两束辐射如同海边旋转灯塔的光柱，周期性地扫过宇宙空间。每当其中一束恰好指向地球时，我们的望远镜就能捕捉到一段脉冲信号。由于周期极其稳定，脉冲星成为宇宙中最可靠的“时间守护者”。
毫秒脉冲星更是其中的“计时天花板”，自转周期仅1.39到10毫秒，每秒能转100到716圈，比普通脉冲星快约千倍。更重要的是，毫秒脉冲星不仅转得快，还转得极其稳定。其自转周期精确程度堪比原子钟，周期减慢的变化率低至10-18秒/秒，最低可达10-22秒/秒，能用于探测引力波的低频背景，或为星际航行提供天然的导航信标。
01
转得快，“刹”得更快
已知的毫秒脉冲星“刹车”的力量极弱，自转变慢1毫秒需要至少1000万年。然而，天文学家把目光投向中国天眼FAST新发现的毫秒脉冲星PSR J0435+3233时，却发现这座“灯塔”超乎寻常。
中国科学院新疆天文台研究团队及其合作者对PSR J0435+3233进行研究与分析后发现，它的自转周期仅为3.2毫秒，即每秒自转高达313圈，但自转周期变化率高达4.88×10⁻¹⁷秒/秒，自转变慢1毫秒仅需约65万年。它本该是一只稳定的陀螺，却在猛烈的急刹车，正以惊人的速度慢下来。
02
挑战传统认知
该脉冲星还具有很小的特征年龄，可比拟“年轻”脉冲星；表面磁场很强，是其他已知毫秒脉冲星的100到1000倍；能量损失率异常高，比绝大部分“年轻”、高能量损失率的普通脉冲星还要高得多。
这些特征与传统观念中“年老、磁场微弱、自转稳定”的毫秒脉冲星形成鲜明对比，拓展了人类对脉冲星的认知。这种“刹车”很快的特征，对现有的毫秒脉冲星传统形成理论提出了挑战，为探索毫秒脉冲星的多样化形成路径提供了关键的实证依据。
长期高精度计时观测进一步揭示，PSR J0435+3233处于轨道周期约为8天的双星系统中，拥有一颗质量大于0.29倍太阳质量的白矮星或低质量恒星伴星。PSR J0435+3233有显著的计时噪声和异常的轨道变化率，团队认为这可能源于系统中存在第三天体。然而，假设脉冲星的加速度全部来自第三颗天体的贡献，其本征自转周期衰减仍然远快于其他所有已知毫秒脉冲星。
03
新可能
传统理论认为，毫秒脉冲星形成于双星系统中的吸积“再生”过程。普通脉冲星从伴星吸积物质、获得角动量，使自转周期被加速至毫秒量级。在这一过程中，其表面磁场大幅减弱，自转周期变化率也随之降低。因此，典型的毫秒脉冲星应该表现出“年龄老”、磁场微弱、自转极其稳定的特征。
PSR J0435+3233的存在强有力地提示，毫秒脉冲星的形成可能并非只有单一的吸积加速路径，而是可能存在多种未被充分认识的物理机制。
研究团队认为，诸如“强磁场中子星的超爱丁顿吸积”或“磁化白矮星吸积诱导塌缩过程”等机制，或许能够解释这类具有高磁场和高能损率的“年轻”毫秒脉冲星的诞生。
PSR J0435+3233的反常性质及其形成机制，不仅深化了人类对致密天体演化的理解，也为未来利用更多类型的毫秒脉冲星开展基础物理研究开辟了新的窗口。
或许，宇宙中的“灯塔”比我们想象的更加丰富多彩。它们有的稳定如钟，有的躁动不安；有的循规蹈矩，有的特立独行。而PSR J0435+3233，正是照亮新认知的又一束光。
来源：中国科学院新疆天文台
责任编辑：梁春雨
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