天眼FAST又立功:首次发现脉冲双星( 二 )


顾名思义,球状星团就是球状的星团 。 它们通常长成这个样子:

武仙座球状星团(M13) 。 这是望远镜看到的图像 。 肉眼观看的话,这些密密麻麻的恒星聚集在一个比满月还小的天空范围之内 。 图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap170512.html

众多的恒星被强大的引力束缚在一起,“挤”在一个球形空间中,而且越靠近中心,密度越高,这就是球状星团 。 球状星团中恒星的密度是我们周围银河系恒星密度的100至1000倍 。 目前,银河系中发现的球状星团超过150个,其中有30个左右是可以被FAST看到的 。
为什么要在球状星团中找脉冲星?
球状星团密集的恒星环境为脉冲星寻找和交换“舞伴”创造了非常有利的条件,因此更有可能产生双星甚至多星系统 。
对此,天文学家有很多问题想要了解,比如:
l 这样一段段的“华尔兹”到底会将脉冲星的自转加速到多快呢?
l 他们会找来什么样的“舞伴”呢?
l 会不会有脉冲星找来好几个“舞伴”一起来跳圆圈舞呢?

目前的观测结果也为天文学家的各种猜想提供了有力佐证 。
下面就是天文学家在球状星团中发现的一些有意思的脉冲星系统:
1)1991年Prince在球状星团M15中发现了一个双中子星系统 。
2)1999年Thorsett等人在球状星团M4中发现了一个三星系统,分别为一颗脉冲星PSR B1620-26 ,一颗白矮星以及一颗质量接近木星的伴星 。
3)2006年荷兰人Hessels在球状星团Terzan 5中发现自转最快的脉冲星PSR J1748-2446ad,每秒钟转716圈 。
4)2008年Freire等人在球状星团M5中发现疑似目前为止质量最大的脉冲星PSR B1516+02b 。

发现这些“特别”脉冲星,有什么用呢?
天文学家预言,中子星最快的转动速度大约为每秒钟转700圈 。 目前已知转速最快的脉冲星,每秒钟转716圈,与理论预言相符 。
但是,如果我们发现一颗转的很快的脉冲星,比如每秒钟转超过1000圈甚至2000圈,那就对我们现在对中子星的理解提出了挑战,是我们理解的不对,还是说此时的脉冲星已经不再是中子星,而是夸克星、夸克集团星或者其他什么奇怪的东西?
这些问题的答案,在真正发现这样的脉冲星之前无从知晓 。
但是唯一肯定的是,如果发现转速远超预期的脉冲星,那么我们对中子星物理状态的理解将改写 。 这将会是一个划时代的发现 。
如果我们足够幸运,看到一颗脉冲星在“交换舞伴”的活动中被一个恒星级黑洞捕获,那将成为检验引力理论天然的理想实验室这或许会为爱因斯坦广义相对论“屹立不倒”提供又一份有力的支持 。
研究球状星团脉冲星会帮助解答我们关于球状星团自身的疑问 。
处于球状星团强大引力中的脉冲星可以成为直接研究球状星团引力分布的有利工具,有希望证实球状星团中心中等质量黑洞的存在;还可以通过测量球状星团脉冲星的自行来推测星团自身的自行,从而得到球状星团在银河系引力中的运动轨道 。 另外,球状星团脉冲星还可解释星团中电离气体、磁场分布以及星团内部恒星相互作用方式等 。
结语
2020年1月11日,FAST通过国家验收正式上岗 。 相信未来FAST会帮助天文学家发现更多有意思的脉冲星,让人类进一步掀开宇宙神秘的面纱 。

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