船帆座脈沖星及其周圍的脈沖風(fēng)星云。維基百科
船帆座脈沖星的自轉(zhuǎn)速度是每秒11.2圈，而且會(huì)定期加速。NASA / DSS
脈沖星是一種急速自轉(zhuǎn)的中子星，偶爾地，脈沖星的自轉(zhuǎn)速度會(huì)突然變快。現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)成功地利用射電望遠(yuǎn)鏡，捕捉到了脈沖星身上的這種突變。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近期的《自然》雜志上。
理論上，5-6%的脈沖星都會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)速突變。而脈沖星中的一種——船帆座脈沖星是最出名的。它們以首顆此類脈沖星所在的星座——南天船帆座而得名。這顆脈沖星發(fā)現(xiàn)于1968年，它的自轉(zhuǎn)速度大約是每秒11.2圈。
這顆脈沖星距離地球大約1000光年，是大約11000年前一顆超新星爆發(fā)后遺留下來的。它身上最有意思的一點(diǎn)是，它的轉(zhuǎn)速每三年就會(huì)突然變快一次。脈沖星的轉(zhuǎn)速突變是難以預(yù)測(cè)的，因此這種現(xiàn)象發(fā)生的過程，天文學(xué)家以前從未完整地捕捉到過。
脈沖星是中子星，而中子星是恒星死后殘留的內(nèi)核。恒星的核燃料耗盡時(shí)，如果它的原始質(zhì)量足夠大，就會(huì)引發(fā)超新星爆發(fā)。松散的外層物質(zhì)會(huì)在爆發(fā)中被拋射到周邊太空里，密度較大的內(nèi)核，會(huì)向內(nèi)收縮。如果爆發(fā)的恒星質(zhì)量足夠大，它的內(nèi)核就會(huì)變成一個(gè)黑洞；如果質(zhì)量不夠大，那么就會(huì)變成一顆中子星。
中子星之所以叫中子星，是因?yàn)樵跇O強(qiáng)的引力作用下，其內(nèi)部原子核周圍的電子，被壓入了原子核中的質(zhì)子，質(zhì)子因此變成中子。最終形成了一種幾乎完全由中子組成的密度極高的天體。一個(gè)直徑不過20公里的中子星，質(zhì)量可以達(dá)到太陽(yáng)的1.4倍；一茶杯中子星物質(zhì)的重量，相當(dāng)于一座珠穆朗瑪峰。
與此同時(shí)，中子星的自轉(zhuǎn)速度也非?？欤m然長(zhǎng)期也會(huì)隨著時(shí)間的推移而緩慢地下降），且有極強(qiáng)的磁場(chǎng)。由于自轉(zhuǎn)軸和磁軸通常是不重合的，因此它們會(huì)像發(fā)電機(jī)一樣持續(xù)地切割磁力線，并在兩個(gè)磁極上，產(chǎn)生明亮的輻射。
如果中子星磁極產(chǎn)生的輻射流正好掃過地球，那么我們就能在射電波以及其它波段上看到它發(fā)出一閃一閃的短促閃光。這種閃光如同脈沖般反復(fù)出現(xiàn)，且持續(xù)而穩(wěn)定，因此人們稱其為脈沖星。
天文學(xué)家從2014年開始對(duì)船帆座脈沖星進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，試圖捕捉到它的轉(zhuǎn)速突變現(xiàn)象。結(jié)果2016年12月12日，他們?nèi)缭敢詢敗Ｔ诓蹲降睫D(zhuǎn)速突變現(xiàn)象的同時(shí)，天文學(xué)家還吃驚地發(fā)現(xiàn)，這顆脈沖星的脈沖信號(hào)在短時(shí)內(nèi)停止了。在那一刻，它竟然不再產(chǎn)生脈沖了。而且脈沖停止前發(fā)出的最后兩次信號(hào)也失去了線性極化特征。這意味著脈沖星的轉(zhuǎn)速突變顯著地影響到了它的強(qiáng)磁場(chǎng)。所幸在短時(shí)的停頓之后，這顆脈沖星再度開始搏動(dòng)。但是新產(chǎn)生的最初21個(gè)信號(hào)持續(xù)時(shí)間有長(zhǎng)有短，強(qiáng)度也明顯減弱。
脈沖星的轉(zhuǎn)速為什么會(huì)發(fā)生突變呢？根據(jù)一種假說，中子星的外殼很堅(jiān)硬，但卻有一個(gè)超流體內(nèi)核。中子星的外殼轉(zhuǎn)速會(huì)緩慢下降，而其超流體內(nèi)核并不會(huì)同步變慢。日積月累，兩者之間的轉(zhuǎn)速差異就會(huì)越來越大，以致于其內(nèi)核會(huì)定期強(qiáng)行推動(dòng)外殼加速。
此次觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，轉(zhuǎn)速突變發(fā)生時(shí)，這顆中子星的內(nèi)核對(duì)其外殼的推動(dòng)過程只持續(xù)了大約5秒鐘，接近理論預(yù)期值范圍的下限。
中子星（脈沖星）是一個(gè)天然的奇異物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，在那里存在著許多我們?cè)诘厍蛏蠠o法獲得的物質(zhì)形態(tài)。而對(duì)脈沖星轉(zhuǎn)速突變的研究，也能夠讓我們對(duì)中子星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)作機(jī)制有更深入的了解。
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