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中国天眼寻获两颗球状星团长周期脉冲星

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球状星团是受自引力束缚的高密度恒星集群,其演化年龄一般超过百亿年,是宇宙中最古老的天体系统之一。球状星团中的恒星经过数十亿年的演化,存在大量脉冲星。探讨转动性质,可以获取球状星团的动力学演化过程和星族合成路径等信息。中国天眼(FAST)拥有历史性高灵敏度,可对球状星团开展最深的射电脉冲星搜寻和观测的研究。

目前,银河系内41个球状星团中已发现的317颗脉冲星,多是自转周期在数十毫秒范围内的毫秒脉冲星。其中,179颗处于双星系统。可能的物理图像是,由于球状星团恒星密度大,碰撞率高,脉冲星易捕获到伴星,并从双星吸积过程中加速转动,通过“再循环”过程,形成观测到的大量毫秒脉冲星。此前,科学家在球状星团中仅发现两例周期在秒量级的脉冲星。因此,球状星团中是否存在另外的脉冲星演化路径在观测上是悬而未决的问题。

中国科学院国家天文台联合之江实验室天文计算研究中心等,通过发展快速折叠搜索方案,系统分析了FAST公开观测数据,在球状星团M15中发现了两颗长周期脉冲星——自转周期约为1.9秒的M15K和自转周期约为3.9秒的M15L。其中,M15L刷新了球状星团脉冲星的周期纪录,成为目前球状星团中已知周期最长的脉冲星。

研究发现,这两颗脉冲星在周期-周期导数图上的位置位于自旋加速线下方,且这条线是脉冲星通过吸积所能加速的上限。这两颗脉冲星位于自旋加速线下方,说明它们在早期可能处于双星系统中,并经历了短暂的吸积过程,进而与其他天体相遇并被破坏了双星系统,导致失去伴星后的脉冲星逐渐演化成长周期脉冲星。另一证据是新发现的脉冲星相对强的磁场,在吸积过程中可能弱化其磁场。因此,新发现的两颗长周期脉冲星的强磁场进一步佐证了它们仅经历短暂的吸积过程。FAST首席科学家李菂表示:“这一发现揭示了球状星团脉冲星新的演化路径。FAST正在系统性地改变我们对球状星团脉冲星的认识。”

近日,相关研究成果在线发表在《中国科学:物理学 力学 天文学》(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy)上。

论文链接

中国天眼寻获两颗球状星团长周期脉冲星

 

研究团队单位:国家天文台
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