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脉冲星研究取得新进展!有助于更全面探索中子星物理性质和星族性质

脉冲星是快速旋转的中子星,是恒星演化到末期发生超新星爆发而形成的产物之一。脉冲星具有原子核的密度,是宇宙天然的极端物理实验室。它的超强引力场为检验广义相对论提供了独特条件。

近日,中国科学院新疆天文台脉冲星团组及合作者,使用中国天眼FAST对漂移扫描多科学目标同时巡天发现的部分脉冲星进行后随测时研究,得到了2颗毫秒脉冲星和22颗正常脉冲星的基本性质。该研究有助于更全面探索中子星物理性质和星族性质。相关研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上。

与已知的3300多颗脉冲星相比,本工作研究的24颗脉冲星更暗弱、更遥远、年龄偏老及自转能损率偏小。其中,J0211+4235和J0518+2431的能损率小于经典的死亡线,而理论上位于死亡线之下的脉冲星射电辐射应消失,因此它们可以用来检验和限制各种死亡线理论。10颗脉冲星的单脉冲序列在某些周期中辐射“熄灭”,存在明显的消零现象,J0540+4542表现出子脉冲漂移,为限制辐射理论奠定了实测基础。此外,5颗脉冲星的色散量实测值高于电子密度模型的预测值,这意味着电子密度模型在高银纬处需要改进,有助于精准描绘银河系电子分布。4颗脉冲星的偏振观测性质符合旋转矢量模型。本研究丰富了脉冲星的观测特征,为相关理论模型提供了实测样本。

据介绍,科研人员后期将对更多的新脉冲星进行测时研究,以期探测到大质量脉冲星来限制中子星的物态方程,发掘更多稳定的毫秒脉冲星以用于脉冲星测时阵列及纳赫兹引力波探测。

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恒星在夜空中闪烁,甚至在数百万光年之外,因为它们非常热。行星要冷得多。介于两者之间,褐矮星是一个天文之谜:比行星大,但比恒星小,它们完全不属于这两个类别。

有时,天文学家称这些物体为“失败的恒星”。但是,如果你作为一颗恒星失败了,你作为一颗行星能成功吗?换句话说,恒星或褐矮星能变成行星吗?这是一个有趣的想法,但对于许多天文学家来说,答案是否定的。“恒星和行星,仅仅基于它们的形成方式,是两回事,”澳大利亚悉尼大学天文学博士候选人KoviRose说。

恒星-以及可能的褐矮星-当气体云通过重力聚集在一起时形成。罗斯说,由于它们的质量很大,恒星维持核聚变,将氢转化为更重的元素:首先是氦,然后是碳,然后是铁。根据国际天文学联合会的说法,褐矮星的质量不足以融合普通的氢,但它们可以短暂地融合一种称为氘的较重版本。

像行星一样,褐矮星随着年龄的增长而冷却。然而,许多恒星在死亡时会爆炸,“在宇宙中散布一堆其他物质,”罗斯说。新的恒星从剩余的气体中形成。当它们这样做时,较重的元素在圆盘中围绕它们旋转。“剩余的物质将形成岩石鹅卵石和微行星,然后最终形成行星,”罗斯说。

恒星和褐矮星由气体形成,而行星则由较重的元素形成。根据定义,恒星永远不会变成行星。

尽管如此,定义仍在不断发展。在历史的大部分时间里,恒星和行星是由它们在天空中的运动模式来定义的。最终,人们了解到行星绕恒星旋转。现在,天文学家知道恒星(和褐矮星)也可以相互绕圈-有些行星什么都不绕。

棕矮星在1960年代才被假设,并在1990年代被观察到,这使传统定义进一步复杂化。它们“既不是失败的恒星,也不是增强的行星,而是它们自己的东西,”亚利桑那州立大学天体物理学教授EvgenyaShkolnik说。

罗斯同意了。但即使是第三类也不能完全捕捉到这些天体的细微差别。“我们越能理解事物,我们就越能理解事物存在于一个频谱上,”罗斯说。

通常,恒星,褐矮星和行星是由大小定义的:恒星的大小至少是木星的80倍(氢聚变所需的近似质量),罗斯说,而褐矮星的大小是木星的12到80倍(氘聚变所需的近似质量)。

但许多天体使这些类别复杂化。一些行星,如气态巨行星木星,可以变得足够大,可以在它们的岩石核心顶部引力吸积气体,其中一些气体行星足够大,可以融合氘。与此同时,褐矮星会随着时间的推移失去融合氘的能力。在光谱的另一端,罗斯最近发现了已知发射无线电波的最冷的褐矮星,这种特性通常与恒星有关。

由于这些重叠,许多天文学家更喜欢根据它们的起源而不是它们的质量来定义这些物体。

只要这些天体是由它们的形成方式来定义的,褐矮星就永远不会成为行星-但请继续关注。

“我认为你可以以某种方式与关于冥王星作为行星地位的辩论进行比较,”罗斯说。冥王星在2006年被“降级”为“矮行星”,因为国际天文学联合会改变了其定义;在未来,一些褐矮星同样可能被重新归类为行星。

虽然一颗恒星永远不会成为一颗行星,但它可能会成为许多行星的一部分,原因人们说“我们都是由星尘构成的”。当一颗恒星爆炸时,“这颗恒星最终将被回收到下一代行星和其他一切中,”Shkolnik说。“我觉得很可爱。”

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来源:新华社 编辑:科技

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