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31自转速度的计算:从周期到赤道速度脉冲星的自转周期(p)是衡量其旋转速度的关键参数。
psrj1748-2446ad的周期p=1716≈1396毫秒(千分之一点四秒),是目前已知最短的脉冲星周期之一。
要计算它的赤道表面速度(v),我们需要知道它的半径(r)。
中子星的半径通常在10到15公里之间(由物态方程决定)。
假设r=10公里(104米),则赤道周长为2πr≈628x104米。
自转速度v=周长周期≈628x104(1396x10-3)≈45x107米秒≈015c(光速的15)。
但如果半径更小(比如r=7公里),v≈24x107(1396x10-3)≈67x107米秒≈022c(光速的22)——接近用户提到的“24c”
(不同观测对半径的估计略有差异)。
这个速度有多快?对比一下:家用搅拌机的叶片转速约为每分钟3000到转,即每秒50到167转;地球赤道表面的自转速度约为465米秒(00015光速);即使是脉冲星中最快的“竞争者”
(如psrj1939+2134,周期1557毫秒),速度也只有约01c。
psrj1748-2446ad的速度,相当于把地球的自转变快100万倍,把搅拌机的叶片转速提高1000倍。
32抗拒解体的“临界点”
:离心力与引力的平衡如此快的自转,会不会让中子星解体?答案是:刚好没到临界点。
中子星的引力由质量决定(≈14倍太阳质量),离心力由自转速度决定。
当离心力超过引力时,星体就会分崩离析。
对于psrj1748-2446ad来说,其赤道表面的离心加速度(a_c=v2r)约为(67x107)27x103≈64x1011米秒2,而引力加速度(a_g=gr2)约为667x10-11x14x2x1030(7x103)2≈39x1012米秒2。
引力加速度是离心加速度的6倍——这意味着,中子星的表面物质仍被引力牢牢束缚,没有解体。
但这也意味着,psrj1748-2446ad已经接近“解体极限”
。
如果它的自转再快10,离心加速度将与引力相等,星体就会开始瓦解。
这种“极限状态”
,让我们有机会研究中子星的内部物态——只有当引力刚好压制离心力时,物态方程的参数(如密度、压力)才会被“挤压”
到极致。
四、观测挑战:捕捉“14毫秒的脉冲”
观测psrj1748-2446ad并非易事。
它的周期太短(14毫秒),需要望远镜具备极高的时间分辨率和灵敏度。
,!
41发现之旅:从“疑似信号”
到“确认”
2005年,一个由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(csiro)、美国国家射电天文台(nrao)和欧洲南方天文台(e)组成的国际团队,利用帕克斯射电望远镜(parkestelespe)的“多波束接收机”
对terzan5进行深度观测。
帕克斯望远镜的多波束接收机可以同时观测13个方向,灵敏度极高,适合寻找球状星团中的毫秒脉冲星。
在观测数据中,研究人员发现了一个“奇怪的信号”
:来自terzan5方向的射电脉冲,周期仅为1396毫秒,而且非常稳定。
他们立即意识到,这是一颗毫秒脉冲星——而且是目前已知最快的。
为了确认,团队用绿岸望远镜(greenbanktelespe)进行了后续观测,测量了该脉冲星的色散量(dispersionasure,d)——即星际介质中的电子对射电信号的延迟。
通过d可以计算脉冲星的距离:psrj1748-2446ad的d≈110pc3,对应距离约光年,与terzan5的位置一致。
42观测“脉冲消零”
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