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  • 最新发现:作为宇宙时钟的脉冲星,也会像手表一样每年慢几秒!

    脉冲星是中子星的一种,脉冲星是众所周知非常稳定的天体物理时钟。脉冲星的脉冲非常规律,可用于测量它们的射电脉冲,促使了对爱因斯坦广义相对论的一些最令人兴奋的测试,并使科学家能够研究中子星内部极致密物质的行为。但就像地球上的普通时钟一样,脉冲星也不是完美的计时器,就像一只手表每年慢几秒一样,但脉冲星旋转的确切速度似乎在一个月到数十年的时间尺度上随机漂移了很小的量。

    最新发现:作为宇宙时钟的脉冲星,也会像手表一样每年慢几秒!

    脉冲星也宇宙的时钟,一小部分脉冲星自转速度也被认为是迅速加快的,即它们开始“滴答作响”的速度比平常略快。这些效应被称为“自旋噪声”和“毛刺”,从脉冲星变成脉冲星,并可能揭示中子星是如何在数百万年内演化的;然而,这需要在许多年内精确跟踪数百个脉冲星自转。多亏了过去十年的一系列升级,2015年庆祝50岁生日的Molonglo望远镜可以每两周对数百颗脉冲星进行自旋跟踪观测。

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    这使得ARC引力波发现中心(OzGrav)的研究人员发现了三个新的毛刺事件,并测量了300颗脉冲星的自旋噪声强度。现在发表的一项由OzGrav博士生Marcus Low领导的研究中,研究人员研究了280颗最能代表正常脉冲星演化的脉冲星,并开发了一种类似于LIGO和Virgo探测引力波事件的统计方法。在CSIRO澳大利亚望远镜国家设施座谈会上公布的结果表明:

    最新发现:作为宇宙时钟的脉冲星,也会像手表一样每年慢几秒!

    自旋噪声似乎随着脉冲星的年龄而减少,自旋噪声强度、脉冲星自旋的速度和其自旋随时间减慢的速度之间存在标度关系。随着观测视脉冲星的时间越长,自旋噪声变得越明显,也许能够在未来对Molonglo数据集的重新分析中添加更多脉冲星。也可以将统计方法应用于几十年来一直跟踪脉冲星自转的望远镜数据。更多脉冲星和更长的数据集结合将改善研究目前的测量结果,并使研究人员能够确定脉冲星中自旋噪声的确切原因。

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    虽然脉冲星具有非凡的旋转稳定性,但大规模的计时研究显示,脉冲星自转至少有两种不同类型的不规则性:红色计时噪声和毛刺。利用现代贝叶斯技术,研究了升级后的莫隆格罗天文台综合望远镜(MOST)在1.0-4.8年期间观测到的300颗明亮南天射电脉冲星的定时噪声特性,重新分析了与之前报道的9个脉冲星故障相关的自旋和自旋下降变化,并发展了一个改进的贝叶斯框架。

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    用于确定红色噪声强度如何随脉冲星自旋频率(ν)和自旋下降频率(⁠ν·⁠)的变化而变化,并将其应用于2 80颗非循环脉冲星的样本。利用这种新方法和一个简单的幂律标度关系,研究证明了红噪声强度在非循环脉冲星群体中的尺度为νa|ν·|b⁠。

    这种方法可以很容易地适用于更复杂、由天体物理驱动的红色噪声模型。重点研究了对双中子星PSRJ0737−3039的计时,还发现了一颗明亮的射电脉冲星,该脉冲星最初是在第一次Molonglo脉冲星观测中发现。

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    博科园|研究/来自:ARC引力波发现卓越中心

    参考期刊《皇家天文学会月刊》

    DOI: 10.1093/mnras/staa615

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