當前位置： 當前位置：首頁 > 焦點 > 使用MeerKAT的研究人員發現9顆毫秒脈沖星正文

費米LAT圖像顯示了來自銀河系中心平面（地圖中心）和活動星系的明亮、漫射的研究輝光作為點源。沿著平面的發現許多明亮的光源都是脈沖星。資料來源：NASA/DOE/費米LAT合作
（神秘的顆毫地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：馬克斯·普朗克學會）：南非使用MeerKAT的研究人員發現了9顆毫秒脈沖星，其中大多數是秒脈罕見的，有時是沖星不尋常的雙星系統，這是使用一項有針對性的調查的第一個結果。一個由AEI（漢諾威）和MPIfR（波恩）做出重大貢獻的研究國際團隊從NASA費米伽馬射線太空望遠鏡的觀測中選擇了79個未識別的脈沖星狀源，并用MeerKAT在無線電頻率下對其進行了觀測。發現
將這種經過測試的顆毫方法與下一代望遠鏡陣列一起使用，與之前的秒脈測量相比具有顯著的優勢。該團隊發現了九顆快速旋轉的沖星中子星，其中大多數具有不同尋常的使用性質。他們的研究研究發表在《皇家天文學會月刊》上。
漢諾威馬克斯·普朗克引力物理研究所（阿爾伯特·愛因斯坦研究所；AEI）的發現小組組長、該研究的主要作者科林·克拉克表示：“我們的TRAPUM調查使用了MeerKAT，這是一種相對新的、超靈敏的射電望遠鏡，加上專用的分析軟件，觀測了一些非常有前途的脈沖星狀源。”。“對我們努力的回報是我們可以自豪的：我們發現了9顆新的毫秒脈沖星，其中一些非常不尋常。”
該團隊使用了一種經過測試的方法來發現新的毫秒脈沖星。費米大面積望遠鏡目錄匯編了美國國家航空航天局費米伽馬射線空間望遠鏡八年觀測的伽馬射線源。該目錄包含有關源的天空位置、伽馬射線的能量以及伽馬射線亮度隨時間的變化的信息。
克拉克解釋道：“我們使用機器學習方法來確定所有與已知天體無關的費米星表源的脈沖星可能性。”。“在我們確定了費米星表中最像脈沖星的源之后，我們將目標列表縮減為最有可能被我們的調查發現的源。我們用MeerKAT觀測了79個源。”
MeerKAT在南部天空提供了前所未有的靈敏度
MeerKAT是一個由64個碟形天線組成的陣列，每個天線的有效直徑為13.5米，位于南非卡魯。MeerKAT對南半球的輻射源提供了前所未有的靈敏度，能夠探測到比第二大南半球望遠鏡所能探測到的輻射源微弱五倍的輻射源。
使用MeerKAT（TRAPUM）大型測量項目的TRansients和Pulsar利用這種靈敏度在天空中最有可能被發現的地方尋找新的脈沖星：球狀星團、附近的星系、超新星遺跡，在這種情況下還有未經確認的伽馬射線源。要做到這一點，需要開發專用計算硬件，將MeerKAT天線的數據組合到一個虛擬的大型射電望遠鏡中，該望遠鏡可以同時觀測近500個近距離的天空位置。
此次TRAPUM對費米源的調查利用了MeerKAT提供的額外靈敏度，將觀測時間縮短至10分鐘，比之前在這些源中發現脈沖星所需的一小時觀測時間短得多。
短時間觀測有很多優點：在有限的觀測時間內可以瞄準更多的來源。源可以重復觀測，這增加了觀測新射電脈沖星的機會，因為在第一次測量過程中可能無法探測到它們。TRAPUM脈沖星測量對每個源進行了兩次觀測。分析短觀測值在計算上比分析長觀測值要求低。最后，雙星系統中的軌道運動會使射電脈沖星更難探測。在短的觀測時間內，脈沖星的運動幾乎是恒定的，因此改變軌道運動的不利影響得以減輕。
除了純粹的靈敏度，MeerKAT陣列與其他單碟望遠鏡相比還有一個額外的優勢。其8公里的足跡使其能夠以極高的精度精確定位新光源的位置，從而能夠在其他波長下進行快速跟蹤研究。
九顆新的毫秒脈沖星
在TRAPUM觀測期間獲得的大量數據中搜索脈沖星需要大量的計算能力，并且需要快速周轉以騰出存儲空間用于進一步觀測。
“我們在一個專用計算集群中的120個圖形處理單元（GPU）上運行了專門構建的數據分析管道，以篩選我們的MeerKAT觀測結果。我們很快找到了9個毫秒脈沖星候選者，并通過額外的MeerKAT觀測結果確認了所有這些，”馬克斯·普朗克射電天文研究所（Max Planck Institute for Radio Astronomy）小組組長、TRAPUM項目科學家埃文·巴爾（Ewan Barr）表示。
“很好，我們還可以利用MeerKAT在密集網格中對天空進行采樣的能力，利用確認觀測來細化天空位置。這對于不同波長的后續研究來說是非常寶貴的。”
緊脈沖星-白矮星雙星
其中一個被稱為PSR J1526−2744的發現在之后被仔細研究。在雙星系統中探測到這顆射電脈沖星之后，研究人員還探測到了這顆中子星的伽馬射線脈動。利用所有可用的費米數據，他們可以精確地研究軌道運動并確定雙星系統的性質。最有可能的是，這顆中子星在不到五小時的時間內與一顆重量輕的白矮星一起繞著共同的質心運行。這將使它成為軌道周期第二短的脈沖星-白矮星雙星系統。
該團隊還從PSR J1526−2744中尋找連續的引力波。如果中子星變形，它將以其兩倍的旋轉頻率發射引力波。研究人員使用了O1、O2和O3運行中所有公開可用的高級LIGO數據。由于他們從伽馬射線觀測中準確地知道了脈沖星在雙星系統中的運動，研究團隊實現了對引力波的最大可能搜索靈敏度。
引力波
盡管該團隊沒有從PSR J1526−2744觀測到連續的引力波，但他們可以測量中子星偏離完美軸對稱的程度。“我們現在知道PSR J1526−2744確實是非常對稱的。我們發現，中子星的赤道偏離完美的圓的距離不能超過人類頭發的寬度，”安杰納·阿肖克說，她是漢諾威AEI永久獨立的馬克斯·普朗克研究組“連續引力波”的博士生，領導了引力波搜索。
另外兩顆脈沖星，稱為PSR J1036–4353和PSR J1803–6707，是典型的“紅背”脈沖星系統，由中子星和伴星組成，伴星質量至少為太陽質量的四分之一。隨著時間的推移，這些脈沖星會蒸發并摧毀它們的同伴，因此，它們被稱為與蜘蛛同名的澳大利亞紅背蜘蛛，其雌性在交配后會吃掉雄性。
在利用MeerKAT的獨特能力快速準確地定位脈沖星位置后，天文學家們在蓋亞天體測量任務的星表中找到了他們的同伴，并使用ESO新技術望遠鏡上的ULTRACAM相機進行了專門的光學觀測。此外，他們在第一次eROSITA全天巡天的數據中發現了來自PSR J1803–6707的X射線。X射線很可能來自高能脈沖星風撞擊從伴星蒸發的物質，是紅背系統的特征。
目錄中潛伏的脈沖星
很難可靠地估計潛伏在類似費米源的無關聯脈沖星中的尚未被探測到的脈沖星的數量。盡管如此，天文學家確信，未來的觀測可以發現更多的毫秒脈沖星。在目標列表中，有幾個候選者很可能是脈沖星。然而，迄今為止的幾次調查都沒有發現無線電波或伽馬射線脈動。新的望遠鏡、分析方法和反復的觀測嘗試可能有一天會揭示它們的脈沖星性質。隨著費米觀測時間的增加，潛在的源目錄將增加，更多的脈沖星類源將出現并成為潛在的目標。
克拉克說：“我們的結果，這只是TRAPUM對費米源的首次調查，已經顯示了MeerKAT的巨大潛力。有了MeerKAT和專用軟件，我們不僅能夠發現，而且能夠快速準確地定位新的毫秒脈沖星。”。“MeerKAT觀測極大地幫助了多波長跟蹤、目錄搜索和未來觀測，或者換句話說，幫助制作持續不斷的毫秒脈沖星禮物。”