脉冲星的伴星转速有多快?

爱因斯坦的相对论有许多奇怪结果,对高速旅行的人来说,时间走得更慢,像太阳这类巨大的星体会扭曲所在的时空,导致光行走的路径在它们周围「弯曲」。其中最有趣的概念是「拖曳」,当巨大的星体旋转时,如同芭蕾舞者旋转时,裙子也跟着旋转,这种效应在地球这类小行星周围比较小,但在更大、更快速旋转的星体周围就会很明显。现在,天文学家已经使用「拖曳效应」进行以前不可能的测量,确认了先前关于独特历史的线索,并观察一颗白矮星的旋转速度,结果发表在 1 月 31 日的《科学》期刊。

脉冲星的伴星转速有多快?

白矮星是名为 PSR J1141-6545 的双星系统一部分,位于南方苍蝇座,快速旋转的白矮星伴随一颗中子星,这两颗星的命运中,白矮星先形成,中子星随后形成。这两次恒星死亡事件之间,来自恒星的质量最终会爆炸,产生脉冲流到白矮星,导致比其他情况转得更快。

白矮星旋转的速度到底有多快?

研究人员表示这极难测量,因为微小的残留物太微弱,天文学家无法用一般方法测量白矮星的旋转速度,幸运的是,白矮星并不是这星系唯一的特殊天体,中子星同时也是一颗脉冲星,这意味着它自转时,从两极向太空发射辐射。当光束扫过地球,科学家们能用电波望远镜探测到它们;根据每次脉冲抵达地球的时间,研究人员可确定脉冲星的旋转速度,以及在太空的移动方式。

脉冲星的伴星转速有多快?

双星系统中,小颗为脉冲星、大颗是白矮星,过去我们只能直接测量脉冲星的转速。

结果证实,脉冲星附近时空会受白矮星伴星的旋转涡流影响,借此,研究小组利用脉冲星在受影响时空的运动,研究白矮星的旋转速度。科学家通过观察地球周围卫星的轨道如何随时间变化,来测量地球周围的拖曳力,我们不可能将人造卫星发射到白矮星的轨道,取而代之的,研究团队计算自脉冲星发现以来 20 年内的所有脉冲星轨道资料,这些轨道的改变多少都需要一些拖曳力(注)。

脉冲星的伴星转速有多快?

注:有点像用手臂转呼拉圈,呼拉圈离手臂最近、最远的地方可以改变,但呼拉圈的形状和大小不会改变。

研究人员使用原子钟校正时间,以确定脉冲星的亮点时间,并计算轨道进动数值约偏离了 150 公里。从这变化终于能算出白矮星的旋转速率:一圈大约 100 秒。这证实了白矮星质量上拉动了伴星,并早在脉冲星形成前就转了起来,也给研究人员更多关于此系统的信息。


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