天文学家发现每2.39毫秒旋转一次的“黑寡妇”脉冲星 _脉冲星

PSR J1544−2555 的无线电残差使用在联合无线电和伽马射线定时分析中获得的最佳星历，显示了与时间（上图）和轨道相位（下图）的关系。图片来源：arXiv （2025）。DOI：10.48550/arxiv.2509.09605
据今日科学新闻：在宇宙研究的一项显着突破中，一个国际天文学家团队发现了一种新的“蜘蛛”毫秒脉冲星，命名为 PSR J1544−2555 。这一发现在 9 月 11 日发表在 arXiv 预印本服务器上的一篇研究论文中进行了详细介绍，为快速旋转的中子星神秘家族增添了另一个有趣的成员。毫秒脉冲星（MSP）以其不到 30 毫秒的惊人短旋转周期而闻名，是宇宙中旋转速度最快的物体之一。它们被认为是在双星系统中形成的，其中一颗由大质量恒星坍缩而生的中子星通过从其伴星吸积物质而加速到令人难以置信的旋转速度。
“蜘蛛”脉冲星的独特世界
蜘蛛脉冲星是毫秒脉冲星的一个不寻常的亚类。它们的特点是射电频谱中的日食和半简并的伴星，由于中子星与其伴星之间的“掠夺性”关系而赢得了令人回味的名字。在这个分类中，天文学家区分了“黑寡妇”——伴星极轻，质量小于 0.1 个太阳——和“红背星”，即次星相对较重。这些系统是了解恒星演化、引力相互作用和高能天体物理学极端情况的迷人实验室。
PSR J1544−2555属于黑寡妇类，这意味着它的伴星非常小，并且在脉冲星强烈辐射的影响下质量逐渐减弱。这些系统既神秘又极端，经常产生奇异的现象，挑战我们对双星动力学的理解。
观察看不见的事物：发现是如何进行的
PSR J1544−2555 的发现是由英国曼彻斯特大学的塞尔吉奥·贝尔蒙特·迪亚兹（Sergio Belmonte Diaz）领导的精心合作的结果。该团队使用安装在智利欧洲南方天文台（ESO） 3.5 米新技术望远镜上的高灵敏度 ULTRACAM 成像光度计，在费米-LAT 星表中搜索了周期性光源。这次光学巡天使天文学家能够识别出中子星及其伴星的轨道舞蹈引起的光的细微变化，最终将他们引向新的黑寡妇脉冲星。
据研究人员称，PSR J1544−2555 与费米-LAT 源 4FGL J1544.2−2554 相关。该系统核心的中子星每 2.39 毫秒旋转一次，而它的伴星是一个半径仅为太阳 0.17 倍的微小恒星物体，以 2.7 小时的快速周期绕其运行。伴星的质量估计仅为 0.095 个太阳质量，这凸显了该系统的动力学有多么极端。
极端力量系统
PSR J1544−2555 距离地球约 6,500 光年，从宇宙角度来看，距离相对适中。其色散测量量量化了星际等离子体对无线电信号的影响，测量值为每立方厘米 25.8 秒差距。脉冲星的表面磁场达到惊人的 1.5 亿高斯，比地球上自然存在的任何磁场都要强数百万倍。
该系统表现出典型的黑寡妇行为，包括其轨道周期的变化和非热辐射——不是由热产生，而是由脉冲星强大的电磁活动产生的高能辐射。这些特征不仅证实了它的分类，还为研究人员提供了一个天然实验室，用于研究极端条件下的物质物理学，从强引力到超快旋转和磁场，远远超出了太阳系中所经历的任何东西。
通过伽马射线照亮宇宙
除了无线电和光学观测之外，该团队还检测到了 PSR J1544−2555 的伽马射线脉动。这些高能发射揭示了脉冲星磁极附近和周围磁层中发生的过程，揭示了此类系统如何将旋转能转化为辐射。PSR J1544−2555 的伽马射线光度被计算为每秒约 4 分亿埃尔格，这一惊人的输出凸显了即使是最小的中子星系统所包含的非凡功率。
这一发现的意义
PSR J1544−2555 的发现强调了将光学巡天与费米-LAT 等高能伽马射线星表相结合的价值。它表明，可变光源可以作为毫秒脉冲星候选者的可靠路标，然后可以进行有针对性的射电观测。通过这样做，天文学家可以发现银河系中一些最奇特、最有能量的天体，从而增进我们对恒星演化和中子星极端物理学的理解。
正如研究人员指出的那样，这一发现强化了协调、多波长观测在现代天体物理学中的重要性。每颗发现的新脉冲星不仅仅是一种天体好奇心，它还是一个了解物质、能量和引力在远远超出地球上发现的条件下的基本运作方式的窗口。
通往未来探索的门户
PSR J1544−2555 代表了在探索宇宙最极端的过程中又向前迈出了一步。像这样的黑寡妇脉冲星挑战了我们对恒星如何在紧密双星系统中相互作用、演化和生存的理解。它们突破了物理学的极限，为详细研究快速旋转、强磁场和高能辐射等现象提供了无与伦比的机会。
这样的发现提醒我们宇宙的浩瀚和复杂性，以及我们人类探索它的不懈动力。我们发现的每颗脉冲星不仅仅是一颗遥远的恒星，它证明了天文学家的聪明才智、好奇心和毅力，他们凝视太空深处，揭示宇宙隐藏的节奏。PSR J1544−2555 不仅仅是目录中的一个新条目;这是一个关于宇宙极端的故事，也是继续探索我们银河系非凡挂毯的邀请。