快速自旋的死星的奇怪 “毛病”是奇特的有规律的

By Paul Sutter published 17 hours ago

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最终，我们不了解毛病来自哪里或到底在脉冲星内部正在发生什么。

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一个在太空中的脉冲星的描画。(Image credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

当你盯着同一颗死星20多年时你得到什么呢？洞察宇宙中最诡异的物理学。

恒星PSR J0922+0638是一颗脉冲星。脉冲星是中子星，是长期死亡恒星留下的的超致密核，快速的自旋并以规则的间隔发射辐射。脉冲星有一些宇宙中最疯狂的物理学，物质被压缩到刚好到最终坍塌成一个黑洞的边缘。唯一防止这场灾难的是异域的量子压力。

一个典型的脉冲星只有几英里宽但包含几个太阳的质量。这使脉冲星成为宇宙中一些密度最大的天体，仅次于黑洞奇点。在这些极端密度，中子和质子一起碰撞来形成一个单一巨大原子核的量。虽然物理学家有一些在最外层下发现的密度核物质做的的庄重的了解，但中子星的核仍然完全的是个谜。

因为它们的极高的密度，脉冲星以异常规律性旋转。在这个案例中，PSR J0922+0638有一个0.43063秒的自转周期，并在数十万年的时间里已经大体上维持了这一旋转速度。但它不是完美的，天文学家能用旋转速率变化中的详细观测来猜测在脉冲星内部什么正在发生。

最近，天文学家结合了来自中国南山射电望远镜和南非猫鼬阵列的22年数据来看这颗脉冲星的计时有多精确。原来是在过去的二十年里，PSR J0922+0638并不近乎完美。

在他们发表在预印本数据库arXiv上的论文中，天文学家注意到十几个“毛病”或转速中的突然变化。其中一些以前已经被观察过，但许多是全新的。一个典型的毛病变化转速不到十亿分之一。但对脉冲星涉及的力这代表能量中的巨大变化。奇怪的是这些毛病有一些规律性的发生，大约每550天重复一次。

除了突然的毛病外，天文学家发现PSR J0922+0638的旋转速度缓慢加速起来和减缓下来，在一个大约为500到600天的周期上。

南非猫鼬射电望远镜阵列在它被建造过程中的俯视图。 (Image credit: SKA South Africa)

被PSR J0922+0638体验的小毛病对应到在它的转速缓慢变化中的相同周期可能不是一个巧合。天文学家并不完全确定什么正在造成这些变化，但他们指向几种可能的解释。

脉冲星有极强的磁场，这能储存和释放能量。因此作者提出PSR J0922+0638可能正在体验某些类似于太阳上的磁循环，在这种循环中它通过强弱太阳黑子活动的交替周期。

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另一种解释可能是在脉冲星核深处有一种异域的基本粒子超流体。超流体内的晃动可能改变整个恒星的旋转速度，当流体改变方向时可能导致一个毛病。

最终，我们确实不理解毛病来自哪里或在脉冲星内部到底正在发生什么。但这两者一定不知怎的被联系，只有通过仔细的、专注的观测我们将弄清楚它。