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翻譯：楊幸允

校對：牧夫校對組

編排：陳宏宇

后臺：朱宸宇

https://aasnova.org/2026/01/16/possible-origin-story-for-ultra-long-period-pulsars/

中子星的示意圖。圖片來源：歐洲空間局

研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一批超長周期脈沖星；它們難以被傳統(tǒng)的脈沖星模型解釋。一篇新論文解釋了這些脈沖星可能由密近雙星系統(tǒng)中的大質(zhì)量恒星演化而來。

慢得出奇的源

當(dāng)大質(zhì)量恒星發(fā)生超新星爆發(fā)時(shí)，爆炸后可能會留下中子星這個(gè)致密的恒星核?？焖僮赞D(zhuǎn)的中子星會演化成脈沖星。它們快速的自轉(zhuǎn)為沿恒星兩極的射電輻射提供了能量。

直到不久之前，脈沖星的自轉(zhuǎn)周期似乎都不超過12秒。研究人員認(rèn)為，一旦脈沖星自轉(zhuǎn)低于這個(gè)“遲緩”的速度，它們將無法再產(chǎn)生電子-正電子對，也就不能沿磁力線將這些粒子輸送到磁極來產(chǎn)生傳統(tǒng)的射電信號。

蟹狀星云的多波段圖像。蟹狀星云是一次孕育出中子星的超新星爆發(fā)留下的遺跡。這顆中子星為脈沖星風(fēng)星云（藍(lán)色）提供能量。圖片來源：X射線波段——美國國家航天局（NASA）、錢德拉X射線中心（CXC）和J·赫斯特（亞利桑那州立大學(xué)）；光學(xué)波段——美國國家航天局、歐洲空間局和J·赫斯特與A·洛爾（亞利桑那州立大學(xué)）；紅外波段：美國國家航天局、加州理工大學(xué)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL-Caltech）和R·格爾茲（明尼蘇達(dá)大學(xué)）。

然而事情并不簡單，天文學(xué)家們開始意外地發(fā)現(xiàn)自轉(zhuǎn)異常緩慢的脈沖星。首批打破規(guī)律的脈沖星周期為幾十秒；如今人們甚至發(fā)現(xiàn)了脈沖周期長達(dá)數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)的天體。這些奇異天體究竟是什么呢？

中子星的起源故事

在一篇由薩萬娜·卡里（加州大學(xué)伯克利分校）領(lǐng)銜的最新研究論文中，研究人員們提出這些奇異射電源實(shí)際上是脈沖星——但屬于自轉(zhuǎn)緩慢并且通過磁場供能（而非自轉(zhuǎn)供能）產(chǎn)生射電輻射的特殊類型。

他們提出一個(gè)假設(shè)：這種超長周期脈沖星的起源于一個(gè)由大質(zhì)量恒星及其近距離伴星組成的雙星系統(tǒng)。隨著大質(zhì)量恒星的演化，它會將外層物質(zhì)轉(zhuǎn)移給伴星，并最終以殼層剝離超新星的形式消亡，來讓一顆高速自轉(zhuǎn)的中子星誕生。當(dāng)超新星的噴出物撞擊伴星時(shí)，伴星被加熱并發(fā)生膨脹，其半徑可增大至原來的 5–100 倍。

計(jì)算機(jī)模擬中超新星爆發(fā)一小時(shí)后的情景。黑色虛線是中子星（NS）將穿越伴星外層的軌跡。圖片來源：卡里等人（2026）。

與此同時(shí)，爆炸對新生中子星“猛地一踢”，很可能使雙星系統(tǒng)解體。這使得中子星踏上一條新的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能會穿過原伴星膨脹后的外層區(qū)域，在那里它能夠吸收伴星和超新星噴出物中的氣體，并將它們匯聚成一個(gè)吸積盤。

減速

卡里團(tuán)隊(duì)通過三組計(jì)算機(jī)模擬探索了這個(gè)情景的結(jié)果：用于描述伴星激波加熱的流體動(dòng)力學(xué)模型、用于描述中子星周圍吸積盤形成的數(shù)值模型以及用于描述吸積盤與中子星相互作用的解析模型。

對于一個(gè)由質(zhì)量分別為 6.4 個(gè)和 4.0 個(gè)太陽質(zhì)量、軌道間距為 20 個(gè)太陽半徑的恒星組成的雙星系統(tǒng)來說——這些參數(shù)來源于觀測與計(jì)算機(jī)模擬——最終被解束縛的中子星在約 8–10% 的情況下會形成吸積盤。中子星的質(zhì)量、半徑、自轉(zhuǎn)速度和磁場強(qiáng)度決定了中子星是否會與吸積盤發(fā)生相互作用。如果它們不發(fā)生相互作用，中子星將像傳統(tǒng)的脈沖星一樣保持快速自轉(zhuǎn)；如果發(fā)生相互作用，中子星的自轉(zhuǎn)將在約一百萬年的時(shí)間尺度上顯著減慢。當(dāng)磁場強(qiáng)度介于 1013–101? 高斯之間時(shí)，自轉(zhuǎn)周期可達(dá)約數(shù)百秒；而當(dāng)磁場強(qiáng)度更高、超過 101? 高斯時(shí)，自轉(zhuǎn)周期則可達(dá)到一天。

這項(xiàng)研究表明，密近雙星系統(tǒng)可能是超長周期脈沖星的來源?？ɡ飯F(tuán)隊(duì)推測，銀河系中可能存在10至1000顆這樣的脈沖星。未來的研究將進(jìn)一步探索這一可能性，考察更大的參數(shù)空間，深入了解該機(jī)制如何影響銀河系中超長周期脈沖星的形成。

責(zé)任編輯：郭皓存

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圖片來源：美國宇航局/Sam Lott