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过程:它们原本是缓慢旋转的老年脉冲星,后来捕获了一颗伴星(通常是白矮星或中子星),通过吸积伴星的物质获得角动量,自转被“加速”
到毫秒级。
球状星团是毫秒脉冲星的“温床”
。
这些由百万颗年老恒星组成的密集星团中,恒星之间的距离很近(有时只有几光天),潮汐力容易将伴星撕裂并捕获。
据估计,terzan5星团中藏着超过200颗毫秒脉冲星——而psrj1748-2446ad,是其中“转得最快的一个”
。
二、terzan5:孕育“最快脉冲星”
的宇宙堡垒要理解psrj1748-2446ad的诞生,必须先走进它的“家”
——人马座球状星团terzan5。
21球状星团的“年老与密集”
球状星团是银河系中最古老的天体之一,形成于宇宙早期(约120亿年前)。
它们由引力束缚的大量恒星组成,形状接近球形,直径从几十到几百光年不等。
terzan5位于人马座,距离地球约光年,是银河系内质量最大的球状星团之一——包含约100万颗恒星,总质量约为太阳的100万倍。
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与其他球状星团不同,terzan5的“金属丰度”
很高(即重元素含量高)。
这说明它可能经历过多次恒星形成事件:早期的恒星死亡后,抛出的重元素被后续恒星吸收,形成了富含金属的星际介质。
这种“富金属”
环境,为毫秒脉冲星的形成提供了有利条件——伴星的物质中含有更多重元素,吸积时能更有效地传递角动量。
22terzan5中的“脉冲星工厂”
20世纪90年代,天文学家开始用射电望远镜观测terzan5,发现了大量毫秒脉冲星。
这些脉冲星的共同特征是:自转快、磁场弱、伴星多为白矮星。
它们的“回收”
过程大致如下:1初始阶段:一颗中子星(年轻脉冲星)与一颗伴星(通常是主序星或红巨星)组成双星系统。
2伴星膨胀:伴星演化到晚期,外层大气膨胀到中子星的洛希瓣(引力边界)之外。
3吸积开始:中子星通过潮汐力撕裂伴星的外层,物质形成吸积盘,螺旋落到中子星表面。
4角动量转移:吸积的物质带着角动量撞击中子星表面,使其自转加速——从每秒几次,到每秒几百次,最终成为毫秒脉冲星。
5伴星死亡:伴星最终演化成白矮星,留在系统中,成为脉冲星的“遗迹”
。
psrj1748-2446ad很可能经历了这样的过程。
它的伴星是一颗白矮星,质量约为03倍太阳质量,正围绕它运行,轨道周期约为26天。
吸积过程的残留物质,至今仍在为中子星提供微小的角动量,维持其疯狂的自转。
三、716次秒:突破物理极限的“旋转速度”
psrj1748-2446ad的核心秘密,在于它每秒716次的自转速度——这是人类已知的天体自转极限之一。
要理解这个速度的意义,我们需要从“角动量”
和“引力”
两个维度展开。
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