观测到的最重的中子星正在撕碎它的伴星 每秒旋转超过 700 次
有史以来探测到的最重的中子星正在撕碎它的伴星,同时绕着它的轴旋转超过每秒 700 次。 这颗被称为 PSR J0952-0607的中子星于 2017 年在距地球约 3,000光年的六分仪星座中被发现。最近的测量表明,这颗恒星的重量是太阳的 2.35 倍,这使它成为已知的最重的中子星。
中子星是恒星的尸体,是巨星在核心耗尽燃料后死亡时留下的超新星爆炸的残余物。这些恒星虽然只有几英里宽,却拥有整个太阳的质量甚至更多,使它们成为宇宙中除黑洞外最致密的已知物体。
中子星天生旋转,只能通过无线电波、X 射线和伽马射线束检测到,它们像宇宙灯塔一样发射。由于它们闪烁或脉冲的性质,它们经常被称为脉冲星。
大多数脉冲星旋转得相当慢,大约每秒一次。另一方面,PSR J0952-0607 每秒完成超过 700 次自转,这使其成为已知旋转速度最快的中子星之一(除了是最重的)。由于其独特的性质,PSR J0952-0607 可以帮助科学家回答有关这些令人费解的物体性质的一些深刻问题。
例如,科学家认为,当中子星变得太重时,它们会自行坍缩并变成黑洞。但他们不知道这个崩溃过程发生在多大的质量上。他们也不了解这些恒星内部的物质状态,这些恒星如此密集,以至于原子可能无法以常规形式存在于它们内部,而是被挤压成自由漂浮的夸克汤(质子和中子的成分)。中子星的密度非常高,一立方英寸(16立方厘米)的重量超过100亿吨。
“我们大致知道物质在核密度下的行为,就像在铀原子核中一样,”加州大学伯克利分校杰出的天文学教授Alex Filippenko在一份声明中说,他是描述这颗恒星的研究的作者之一。“中子星就像一个巨大的原子核,但当你有一个半太阳质量的这种物质时,大约有50万个地球质量的原子核粘在一起,根本不清楚它们会如何表现。”
PSR J0952-0607是被称为黑寡妇脉冲星的双星系统的一部分。这些系统以黑寡妇蜘蛛命名,它们在交配后吞噬伴侣,它们由一颗中子星组成,这颗中子星吞噬伴星的物质。这种坠入的物质是这些脉冲星令人难以置信的旋转速度的原因。
黑寡妇脉冲星中心的中子星很难单独研究,因为它们非常微弱。
天文学家能够通过关注伴星的残余来估计PSR J0952-0607的质量,该伴星现在已经缩小到一颗大行星的大小,大约是木星的20倍。利用夏威夷Maunakea上3.2英尺(10米)的W. M. Keck天文台,他们能够获得消失的同伴发出的可见光光谱。通过将光谱与类似恒星的光谱进行比较,他们能够测量伴星的轨道速度,并计算中子星的质量。
Filippenko和他的同事Roger W. Romani(斯坦福大学天体物理学教授)近年来研究了大约12个黑寡妇双星系统,但其中只有6个有足够亮的伴星,使他们能够计算出中子星的质量。
罗马尼在声明中说:“通过结合这项测量和其他几个黑寡妇的测量,我们表明中子星必须至少达到这个质量,2.35正负0.17太阳质量在坍缩成黑洞之前。”“反过来,这为密度数倍于原子核的物质特性提供了一些最强的约束。事实上,这个结果排除了许多其他流行的致密物质物理模型。
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