科學家在最可預測的脈衝星中發現令人意想不到的變化
脈衝星是一類中子星,是極易預測的恆星。它們是由大質量恆星的“心臟”形成的,這些恆星後來自我坍縮,不再能夠燃燒足夠的燃料來抵禦恆星擁有的粉碎性重力。如果條件合適,恆星將繼續自我坍縮,直到剩下的是以前的殘餘物,通常只有墨爾本CBD那麼大,但重量是太陽的1-2倍,使這些恆星成為宇宙中密度最大的一些天體。
這些恆星不產生太多的可見光,但從它們的磁極,它們會發出令人驚訝的明亮的無線電波束。如果科學家們幸運的話,隨著恆星的旋轉,這些電波束會衝到地球上,他們就能觀察到“脈衝”。雖然大多數脈衝星在大約一秒鐘內旋轉,但這些恆星中有一個子類,只在幾千分之一秒內旋轉–它們被稱為“毫秒”脈衝星。
觀測來自這些毫秒脈衝星的脈衝為物理學家提供了許多問題的線索,包括測試廣義相對論和了解物質的最緻密狀態。但是觀察這些令人難以置信的快速、密集的恆星的主要目標之一是探測超長波長的引力波。這些引力波扭曲了地球和脈衝星之間的時空,導致脈衝比預期的要早或晚到達。這些引力波很可能來自宇宙中所有超大質量雙黑洞產生的背景,這些黑洞是由星系相互碰撞形成的。
作為OzGrav的一部分,科學家們試圖通過觀察最可預測的恆星的集合(稱為脈衝星計時陣列)並測量它們如何隨時間變化來探測這種引力波背景。科學家們通過使用世界上最敏感的射電望遠鏡來做到這一點,包括澳大利亞的Murriyang望遠鏡(也被稱為Parkes望遠鏡)和南非的超敏感的MeerKAT陣列望遠鏡。
但事情並不那麼簡單。從科學家們對MeerKAT的觀測中,他們發現時間最精確的脈衝星J1909-3744出現了問題。他們發現,脈衝的形狀在變化,明亮的脈衝比暗淡的脈衝來得更早、更窄。這導致了它的預測發射的不確定性增加。幸運的是,科學家們能夠建立一種方法來解釋這種變化,並比以前更精確地對脈衝星進行時間標記。這種方法可以用於其他的脈衝星,當未來有更先進的望遠鏡時,這種方法將是非常重要的。