“安静”脉冲星突然揭示了15年的观测中的三个故障
“安静”脉冲星突然揭示了15年的观测中的三个故障。图片来源：Pixabay/CC0 公有领域
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Shreejaya Karantha）：利用帕克斯射电望远镜超过15年的观测，天文学家在脉冲星PSR J1637−4642中探测到三次旋转异常——这是一颗自发现以来未出现异常迹象的年轻中子星。这三个故障中，有一个让旋转速率变化了近3百万分之一。他们的论文于8月20日发布到arXiv预印本服务器。该研究已被《天体物理学杂志快报》接受发表。
旋转的恒星
中子星快速自转，发射规律的无线电信号脉冲，被称为脉冲星。一些脉冲星偶尔会经历旋转速率的突然增加，称为故障。年轻脉冲星往往表现出这种复杂的时序行为，这也是它们值得研究的原因。
虽然故障的确切原因尚不清楚，但天文学家认为故障是由恒星内部超流体角动量突然转移到其固体地壳引起的。
PSR J1637−4642是一颗已有41,000年历史的脉冲星——以宇宙标准来看极其年轻。它每154毫秒旋转一次。尽管它年纪轻小且能量输出较高，但它保持“安静”，在发现后大约十年的观测中从未出现过故障。
三次小插曲
在这项研究中，由厦门大学王兆毅领导的天文学家团队研究了这颗年轻的脉冲星。他们分析了2009年2月至2024年10月间，穆里扬射电望远镜收集的15.5年数据。
他们的分析揭示了三个明显的故障。第一次发生在2018年左右，是迄今为止最强烈的一次。脉冲星的自转频率突然增加了约17.54微赫兹，对应于大约2.7百万分之一的分数变化。
第二次故障发生在大约三年后，规模较小。它只改变了大约14纳赫兹的旋转频率。第三个故障大约在第二次出现2.7年后出现。其强度中等，频率提升约179纳赫兹。
“PSR J1637−4642 加入了越来越多的年轻脉冲星，这些脉冲星在长时间看似静止后会出现大型故障，”团队在论文中写道。
长期放松
第一次故障后，脉冲星并未立即稳定到新的旋转速度。相反，随着时间推移，部分变化逐渐缓解。对这次故障后续的建模表明，中子星约有1.9%的转动惯量与其内地壳中的超流体物质有关。模型还给出了大约102天的放松时间尺度。
这些结果符合长期以来的观点：故障是由中子星内部的超流中子突然将角动量转移到地壳引起的。地壳随后突然自转，产生旋转频率的突然增加，这被称为故障。故障后，脉冲星逐渐放松，内壳和超流体朝向新的平衡点移动。
团队总结道：“我们的结果表明，即使是'安静'的脉冲星也可能存在显著的故障活动。”第一次故障前的长时间沉默，可能表明在内部变化出现之前多年积累了压力。
出版信息
王昭毅等人，《先前静音脉冲星 PSR J1637-4642 中发现的三个故障》，arXiv（2026）。DOI：10.48550/arxiv.2608.19555
