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NASA的NICER提供有史以来最佳的脉冲星测量

天体物理学家正在重绘脉冲星的教科书图像,这是爆炸恒星密集,旋转的残骸,这要归功于NASA的中子星内部成分探测器(NICER),这是国际空间站上的X射线望远镜。利用NICER数据,科学家们获得了脉冲星大小和质量的第一个精确而可靠的测量值,以及有史以来第一个热点图。

所讨论的脉冲星J0030 + 0451(简称J0030)位于双鱼座星座中1,100光年外的一个孤立区域。在测量脉冲星的重量和比例时,NICER发现脉冲星表面上百万度“热点”的形状和位置比一般人想象的要陌生得多。

华盛顿国家航空航天局总部天体物理学处处长保罗·赫兹说:“从站在空间站的高度来看,NICER正在彻底改变我们对脉冲星的理解。”“脉冲星是在50多年前被发现的,它们是坍塌成稠密核心的恒星的信标,其行为与我们在地球上看到的任何东西都不一样。借助NICER,我们可以以直到现在为止似乎不可能的方式探测这些稠密残留物的性质。”

分析NICER对J0030的观察的一系列论文发表在《天体物理学杂志快报》的焦点期刊上,现在可以在线获取。

当一颗巨大的恒星死亡时,它的燃料将耗尽,在自重的作用下坍塌并爆炸成超新星。这些恒星的死亡会留下中子星,这些中子星将比我们的太阳更重的质量聚集到一个与曼哈顿岛一样长的球体中。脉冲星是中子星的一类,每秒旋转多达数百次,并且每旋转一圈便向我们扫掠能量束。J0030每秒旋转205次。

几十年来,科学家一直在努力弄清楚脉冲星是如何工作的。在最简单的模型中,脉冲星具有强大的磁场,形状类似于家用条形磁铁。磁场是如此之强,以至于从脉冲星表面剥落了粒子并使其加速。一些粒子跟随磁场并撞击相反的一侧,从而加热表面并在磁极上形成热点。整个脉冲星在X射线中微弱地发光,但热点更亮。当物体旋转时,这些斑点像灯塔的光束一样扫入和移出视野,从而使物体的X射线亮度产生极为规则的变化。但是NICER对J0030的新研究表明,脉冲星并不是那么简单。

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