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原文作者：Shreejaya Karantha
翻译：杨幸允
校对：牧夫校对组
编排：张莹
后台：朱宸宇
https://aasnova.org/2025/01/08/far-away-fossils-clues-from-a-high-redshift-galaxy/
天文学家利用帕克斯射电望远镜（Parkes Radio Telescope）超过15年的观测数据，在脉冲星PSR J1637−4642中探测到了三次自转突变（glitch）。这颗年轻的中子星自被发现以来从未出现过自转突变迹象。其中一次突变使它的自转速率改变了近百万分之三。研究论文已于8月20日发布在 arXiv 预印本服务器上，并已被《天体物理学报通信》（Astrophysical Journal Letters）接受发表。
图片来源：Pixabay
✦旋转的恒星
快速自转并发出规律的无线电脉冲的中子星被称为“脉冲星”。一些脉冲星偶尔会突然加快自转速度，这种现象被称“自转突变”（glitch）。年轻的脉冲星往往更频繁地表现出这种复杂的时变行为，因此它们一直是天文学家感兴趣的研究对象。
虽然自转突变的确切原因仍然是未知的，但是天文学家认为这种现象可能是由于恒星内部的超流体突然将角动量传递给恒星的固体星壳所导致的。
PSR J1637−4642是一颗约4万1千岁的脉冲星——按照宇宙的标准来看，它还非常年轻。它每154毫秒自转一周。尽管年龄很小、能量输出也相对较高，在被发现后的约十年观测期间，它一直保持“平静” ，从未出现过自转突变现象。
✦三次卡顿
在这项研究中，由厦门大学的王兆义（音译）领导的天文学家团队对这颗年轻脉冲星进行了研究。他们分析了2009年2月至2024年10月期间 “天空世界”（Murriyang） 射电望远镜在收集的15.5年的观测数据。
分析结果显示，这颗脉冲星经历了三次明显的自转突变。第一次发生在2018年前后，也是最强的一次。脉冲星的自转频率突然增加了约17.54微赫兹，相当于约百万分之2.7的相对变化。
第二次自转突变发生在大约三年后，规模较小。它仅仅使自转频率改变了约14纳赫兹。第三次则出现在第二次自转突变约2.7年之后，强度介于前两次之间，使自转频率增加了约179纳赫兹。
“PSR J1637−4642 进一步丰富了这一日益扩大的年轻脉冲星类别；这类脉冲星在经历了较长时间的表观静默期后会出现剧烈的突变，”研究团队在论文中写道。
✦ 漫长的弛豫
第一次自转突变发生后，这颗脉冲星并没有立即稳定在新的自转速率上。相反，部分变化会随着时间逐渐恢复。对这次自转突变后续过程的建模表明，中子星约1.9%的转动惯量与其内壳中的超流体物质有关。模型还给出了约102天的弛豫时间尺度。
这些结果符合一个长期存在的理论：自转突变是由中子星内部的超流体中子突然将角动量传递给恒星星壳造成的。随后，星壳会突然加速自转，从而产生天文学家观测到的自转频率骤增，也就是所谓的“自转突变”。自转突变发生后，脉冲星会逐渐恢复稳定，星壳与超流体也会逐步向新的平衡状态演化。
研究团队总结道：“我们的研究结果表明，即使是‘安静’的脉冲星也可能存在显著的自转突变活动。”首次突变发生前那段漫长的静默期可能意味着这颗脉冲星的内部在多年里不断积累应力，最终才发生导致自转突然加快的内部变化。
论文原文：https://doi.org/10.48550/arXiv.2608.19555
责任编辑：郭皓存
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