
PSR B2334+61發生的周期躍變 。(a)自轉頻率的變化;(b)放大了的自轉頻率變化;(c)自轉頻率變化率隨時間的變化 。
脈沖星是具快速旋轉有超強磁場的中子星 。脈沖星的自轉一般很穩定,特別是毫秒脈沖星,比如PSR J0437-0750,其長期穩定性超過了世界上最好的原子鐘 。脈沖星的自轉也表現出兩類不穩定性:時間噪聲和周期躍變 。周期躍變就是其自轉突然加快,主要發生在年齡在一萬年至一百萬年之間的脈沖星,自轉頻率增加相對大小一般在 之間,超過 則很罕見 。周期躍變是比較珍稀的現象,目前總共發現了1800多顆脈沖星,探測到的周期躍變事件只有200次 。
【探測到有史以來脈沖星最大的周期躍變】烏魯木齊天文站從2000年開始對75顆脈沖星進行到達時間觀測,2002年觀測系統升級后觀測目標增加到280顆 。脈沖星PSR B2334+61位于超新星遺跡G114.3+0.3的中心,自轉周期大約0.5秒,自轉周期增加率 ,年齡大約4.1萬年 。烏魯木齊天文站脈沖星研究組分析了B2334+61長達七年的到達時間觀測數據,發現它在2005年8月26日與9月8日之間發生了一個很大的周期躍變,這是這顆星首次觀測到發生躍變 。自轉頻率的相對增加量是 , 這是所有射電脈沖星中目前世界上最大的周期躍變 。由于比較密集的觀測 , 烏魯木齊天文站也探測到B2334+61躍變后的恢復過程 。躍變后其頻率和頻率變化率發生明顯的指數式恢復 , 頻率的指數式恢復部分所占的比例小于1% 。躍變后的恢復行為與M. A. Alpar提出的超流渦旋爬行模型的預測相符 。這項工作已經發表在國際著名天文期刊《天體物理學報快報(Astrophysical Journal Letters)》上 。
周期躍變的產生機制仍然是一個未解之謎,其發生依然不能準確預測 。通常認為周期躍變是中子星內部的動力學過程引起的 。大躍變的標準模型認為中子星內部超流的角動量突然轉移到殼層是躍變產生的原因,因此周期躍變被認為是研究中子星內部的探針 。烏魯木齊天文站25米射電望遠鏡在2000至2009年間探測到的躍變事件達40次,大約占世界上所有望遠鏡四十年總共探測的五分之一,為研究脈沖星周期躍變和中子星內部物理提供了大量珍貴的樣本 。
中國科學院新疆天文臺
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