國際天文學家團隊在恆星“墓地”發現奇怪的射電中子星
一個國際天文學家團隊發現了一顆奇怪的發射無線電的中子星,它的旋轉速度極慢,每76秒完成一次旋轉。該研究小組表示,這是一個不尋常的發現,因為它位於中子星“墓地”,在那裡他們根本沒有想到會看到任何無線電發射。這一發現是利用南非的MeerKAT射電望遠鏡進行的,並於2022年5月30日發表在《自然-天文學》雜誌上。這項研究是由曼徹斯特大學的ERC資助的MeerTRAP(更多瞬變體和脈衝星)小組成員領導的。
這最初是由MeerTRAP儀器從一個單一的閃光或脈衝中發現的,同時搭載了由另一個團隊ThunderKAT領導的成像觀測。MeerTRAP和ThunderKAT隨後緊密合作,以弄清其來源。將兩個小組的數據結合起來,就有可能確認脈動,並獲得該源的準確位置,從而能夠進行詳細和更敏感的後續觀測。
中子星是大質量恆星的超新星爆炸後的極其密集的殘留物。它們可以產生無線電波束,隨著中子星的旋轉在天空中掃過,產生有規律的閃光,就像宇宙的“燈塔”。科學家們目前知道在我們的銀河係有大約3000顆這樣的中子星。然而,這個新發現與迄今為止所看到的任何東西都不同。研究小組認為它可能屬於理論上的具有極強磁場的超長周期磁星類別。
領導這項研究的Manisha Caleb博士說:“令人驚訝的是,我們只在該源的旋轉週期的0.5%的時間裡檢測到無線電發射。這意味著,無線電波束與地球相交是非常偶然的。因此,銀河系中很可能還有許多這種旋轉非常緩慢的源,這對中子星的誕生和年齡有著重要的影響。”
“大多數的脈衝星調查都沒有搜索這麼長的周期,因此我們不知道可能有多少這樣的來源。在這種情況下,這個源足夠明亮,我們可以用MeerKAT的MeerTRAP儀器探測到單個脈衝。”
新發現的中子星被命名為PSR J0901-4046,它顯示了脈衝星、(超長周期)磁星,甚至是快速射電暴的特徵。雖然產生的無線電能量表明是脈衝星的起源,但帶有混亂的子脈衝成分的脈衝以及脈衝的偏振讓人聯想到磁星。
雖然PSR J0901-4046的自旋週期可能更符合白矮星,另一個不太極端的恆星殘餘物類型,但科學家們沒有看到任何多波長的支持。目前還不清楚這個來源在無線電中發射了多長時間。它是在銀河系的一個被研究得很好的部分被發現的,但是無線電調查通常不會搜索這麼長的周期,或者持續幾十毫秒以上的脈衝。
MeerTRAP項目的首席研究員、曼徹斯特大學的Ben Stappers教授解釋說:“這顆中子星的無線電發射不同於我們以前看到的任何東西。我們可以看到它大約300毫秒的時間,這比其他大多數發射無線電的中子星要長得多。似乎至少有7種不同的脈衝類型,其中一些顯示出強烈的周期性結構,這可以被解釋為中子星的地震振動。這些脈衝可能讓我們對這些來源的發射機制的性質有了重要的了解。”
“MeerKAT提供的靈敏度,加上MeerTRAP可能進行的複雜搜索,以及對天空進行同步成像的能力,使得這一發現成為可能。即使如此,也需要一雙’鷹眼’來識別它,因為它看起來如此不尋常,可能是一個真正的來源!”來自ThunderKAT團隊和牛津大學的Ian Heywood博士說,他在這項研究中進行了合作。
探測類似的來源在觀察上具有挑戰性,這意味著可能有一個更大的未被發現的群體等待著被發現。這個新發現增加了存在一類新的無線電瞬變體–超長周期中子星的可能性,這表明它可能與高磁化中子星、超長周期磁星和快速無線電爆發的演化有關。