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周四,三月28,2024
新闻闪烁的脉冲星揭示了神秘的星际等离子体

闪烁的脉冲星揭示了神秘的星际等离子体

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Pulsar 艺术家的插图

脉冲星的艺术家插图。 图片来源:OzGrav-Swinburne 大学的 Carl Knox


偶尔,脉冲星——像灯塔一样闪烁的快速旋转的恒星残骸——会显示出极端的亮度变化。 天体物理学家预测,这些短暂的亮度爆发是因为星际密集区域 血浆 (恒星之间的热气体)散射由天体发出的无线电波 . 然而,我们仍然不知道形成和维持这些密集等离子体区域所需的能源来自哪里。 为了更好地了解这些星际结构,需要对它们的小尺度结构进行更详细的观察。 一个有希望的途径是脉冲星的闪烁或“闪烁”。

当脉冲星的无线电波被星际等离子体散射时,单独的波会干扰并在地球上产生干涉图案。 当地球、脉冲星和等离子体相互相对移动时,这种模式被观察为时间和频率上的亮度变化:动态光谱。 这是闪烁,或“闪烁”。 由于脉冲星信号的点状性质,散射和闪烁发生在等离子体的小区域。 在对动态光谱进行专门的信号处理之后,我们可以观察到与脉冲星在天空中的散射辐射图像相关的被称为闪烁弧的生动抛物线特征。


一颗名为 J1603-7202 的特殊脉冲星在 2006 年经历了极端散射。这使其成为研究这些密集等离子体区域的令人兴奋的目标。 然而,这颗脉冲星的轨迹仍未确定,因为它围绕着另一颗名为 a 的致密恒星运行。 白矮星 在面对面的轨道上,天文学家在这种情况下没有替代方法来测量它。 幸运的是,闪烁弧有双重用途:它们的曲率与脉冲星的速度以及到脉冲星和等离子体的距离有关。 脉冲星在轨道运行时速度如何变化取决于轨道在空间中的方向。 因此,在脉冲星 J1603-7202 的情况下,我们计算了弧的曲率随时间的变化以确定方向。

与之前的分析相比,我们获得的脉冲星 J1603-7202 轨道的测量结果是一个显着的改进。 这证明了闪烁在补充替代方法中的可行性。 我们测量了到等离子体的距离,结果表明它大约是地球到脉冲星距离的四分之三。 这似乎与任何已知恒星或星际气体云的位置不一致。 脉冲星闪烁研究经常探索这样的结构,否则这些结构是不可见的。 因此,问题仍然悬而未决:散射脉冲星辐射的等离子体源是什么?

最后,使用我们的轨道测量,我们能够估计 J1603-7202 的轨道伴侣的质量。 据计算,它大约是太阳质量的一半。 当与 J160-7202 的高度圆形轨道一起考虑时,这意味着这颗伴星很可能是由碳和氧组成的恒星残余物——与更常见的氦基残余物相比,在脉冲星周围更罕见地发现。


由于我们现在拥有一个近乎完整的轨道模型,因此目前可以将 J1603-7202 的闪烁观测结果转换为天空散射图像,并绘制太阳系尺度的星际等离子体。 创建导致无线电波极端散射的物理结构的图像可以让我们更好地了解这些密集区域是如何形成的,以及星际等离子体在星系演化中所起的作用。

由博士生克里斯·沃克(Kris Walker)撰写(ICRAR-UWA)和 Daniel Reardon 博士(OzGrav-Swinburne 大学)。

参考:“PSR J1603−7202 长期闪烁观测的轨道动力学和极端散射事件特性”,作者:Kris Walker、Daniel J. Reardon、Eric Thrane 和 Rory Smith,28 年 2022 月 XNUMX 日, 天体物理学杂志.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac69c6

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