站长之家 - 业界 2022-04-18 00:30

为什么双中子星系统Hulse-Taylor双星脉冲星如此罕见?

处于紧密轨道上的双中子星(DNS)系统是检验爱因斯坦广义相对论的神奇实验室。第一个这样的DNS系统通常被称为Hulse-Taylor双脉冲星,为引力波的存在提供了第一个间接证据,并推动了LIGO的建立。

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从那时起,发现这样的双星系统就成为大规模脉冲星调查的主要动力。尽管在我们的银河系已经发现了3000多颗脉冲星,但我们只发现了20个DNS系统。为什么它们如此罕见?

DNS系统是复杂而奇特的双星演化的终点。在标准模型中,这两颗恒星必须经历多个阶段的质量转移,包括共同的包层阶段,以及不是一个而是两个超新星爆炸。在第二颗超新星之前,双星的生存取决于第二颗超新星爆炸所带来的踢力和喷出的物质数量。看来,双星在所有这些事件中都能存活下来是相当罕见的。那些幸存的双星留下了许多关于双星演化的见解。

寻找双体脉冲星比单体脉冲星更难。由于多普勒频移的变化,加速使它们的纯音在时间上发生演变,大大增加了搜索的复杂性和所需的计算时间。幸运的是,OzGrav的科学家可以使用斯威本科技大学的OzSTAR超级计算机及其图形处理加速器(GPU)。我们使用OzSTAR来搜索高时间分辨率宇宙南低纬度脉冲星调查(HTRU-S LowLat)的加速脉冲星。在最近发表在《皇家天文学会月刊》上的论文中我们介绍了使用Parkes 64米射电望远镜(现在也被称为Murriyang)对一个新的DNS系统--PSR J1325-6253进行1.5年专门的观测结论。

通过对脉冲到达地球的时间进行计时,我们发现PSR J1325-6253处于一个1.81d的小轨道上。它的轨道偏离了圆心,是已知DNS系统中轨道偏心率最小的一个(e=0.064)。正如广义相对论所预测的那样,椭圆轨道将其最接近点(periastron)推进到其伴星。周天体的推进使我们能够确定该系统的总质量,它接近其他DNS系统的质量。轨道的低偏心率意味着在最后的超新星爆炸中,除了中微子携带的能量外,几乎没有任何质量损失,而且这是一个所谓的超剥离超新星。这样的超新星的光芒非常微弱,如果离太阳太远,通常是看不见的。这一罕见的发现为了解恒星如何爆炸,以及它们留下的中子星提供了一个新的视角。

作者:OzGrav博士生Rahul Sengar,斯威本科技大学

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