最新發(fā)現(xiàn)：作為宇宙時鐘的脈沖星，也會像手表一樣每年慢幾秒！

脈沖星是中子星的一種，脈沖星是眾所周知非常穩(wěn)定的天體物理時鐘。脈沖星的脈沖非常規(guī)律，可用于測量它們的射電脈沖，促使了對愛因斯坦廣義相對論的一些最令人興奮的測試，并使科學家能夠研究中子星內(nèi)部極致密物質(zhì)的行為。但就像地球上的普通時鐘一樣，脈沖星也不是完美的計時器，就像一只手表每年慢幾秒一樣，但脈沖星旋轉(zhuǎn)的確切速度似乎在一個月到數(shù)十年的時間尺度上隨機漂移了很小的量。

脈沖星也宇宙的時鐘，一小部分脈沖星自轉(zhuǎn)速度也被認為是迅速加快的，即它們開始“滴答作響”的速度比平常略快。這些效應(yīng)被稱為“自旋噪聲”和“毛刺”，從脈沖星變成脈沖星，并可能揭示中子星是如何在數(shù)百萬年內(nèi)演化的；然而，這需要在許多年內(nèi)精確跟蹤數(shù)百個脈沖星自轉(zhuǎn)。多虧了過去十年的一系列升級，2015年慶祝50歲生日的Molonglo望遠鏡可以每兩周對數(shù)百顆脈沖星進行自旋跟蹤觀測。

這使得ARC引力波發(fā)現(xiàn)中心(OzGrav)的研究人員發(fā)現(xiàn)了三個新的毛刺事件，并測量了300顆脈沖星的自旋噪聲強度。現(xiàn)在發(fā)表的一項由OzGrav博士生Marcus Low領(lǐng)導的研究中，研究人員研究了280顆最能代表正常脈沖星演化的脈沖星，并開發(fā)了一種類似于LIGO和Virgo探測引力波事件的統(tǒng)計方法。在CSIRO澳大利亞望遠鏡國家設(shè)施座談會上公布的結(jié)果表明：

自旋噪聲似乎隨著脈沖星的年齡而減少，自旋噪聲強度、脈沖星自旋的速度和其自旋隨時間減慢的速度之間存在標度關(guān)系。隨著觀測視脈沖星的時間越長，自旋噪聲變得越明顯，也許能夠在未來對Molonglo數(shù)據(jù)集的重新分析中添加更多脈沖星。也可以將統(tǒng)計方法應(yīng)用于幾十年來一直跟蹤脈沖星自轉(zhuǎn)的望遠鏡數(shù)據(jù)。更多脈沖星和更長的數(shù)據(jù)集結(jié)合將改善研究目前的測量結(jié)果，并使研究人員能夠確定脈沖星中自旋噪聲的確切原因。

雖然脈沖星具有非凡的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，但大規(guī)模的計時研究顯示，脈沖星自轉(zhuǎn)至少有兩種不同類型的不規(guī)則性：紅色計時噪聲和毛刺。利用現(xiàn)代貝葉斯技術(shù)，研究了升級后的莫隆格羅天文臺綜合望遠鏡(MOST)在1.0-4.8年期間觀測到的300顆明亮南天射電脈沖星的定時噪聲特性，重新分析了與之前報道的9個脈沖星故障相關(guān)的自旋和自旋下降變化，并發(fā)展了一個改進的貝葉斯框架。

用于確定紅色噪聲強度如何隨脈沖星自旋頻率(ν)和自旋下降頻率(?ν·?)的變化而變化，并將其應(yīng)用于2 80顆非循環(huán)脈沖星的樣本。利用這種新方法和一個簡單的冪律標度關(guān)系，研究證明了紅噪聲強度在非循環(huán)脈沖星群體中的尺度為νa|ν·|b?。

這種方法可以很容易地適用于更復雜、由天體物理驅(qū)動的紅色噪聲模型。重點研究了對雙中子星PSRJ0737?3039的計時，還發(fā)現(xiàn)了一顆明亮的射電脈沖星，該脈沖星最初是在第一次Molonglo脈沖星觀測中發(fā)現(xiàn)。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：ARC引力波發(fā)現(xiàn)卓越中心

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa615

博科園｜科學、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學