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新疆天文台利用南山26米射电望远镜数据研究脉冲星非稳定自转

  中国科学院新疆天文台脉冲星团组科研人员利用南山观测站26米射电望远镜(NSRT)脉冲星计时观测数据,使用Cholesky变换减小耦合误差的分析方法,得到了87颗脉冲星更准确的自转参数、自转制动和周期跃变,进一步确定了其中48颗脉冲星的位置和自行。该研究发挥了NSRT在脉冲星计时方面的优势;研究揭示的脉冲星自转非稳定特征,有助于学界更好地认识中子星的物理性质。  脉冲星的自转能够不断转换为向外辐射的高能粒子和电磁辐射,因此,脉冲星自转逐渐减慢。对脉冲星进行长时间计时观测,可得到脉冲星的自转参数、位置及自行运动。脉冲星计时还被用于检验广义相对论、探测引力波及星际导航等。长期观测表明,一些脉冲星的自转减慢均受到计时噪声和周期跃变影响。这两种现象均被认为主要是受脉冲星内部超流活动驱使,因此,可利用它们来研究脉冲星的内部物理。  研究人员使用NSRT,探测到三颗脉冲星PSRs J1722-3632、J1852-0635和J1957+2831的周期跃变。其中,前两颗脉冲星是首次探测到周期跃变,PSR J1722-3632是发生大跃变的第二年老脉冲星。研究发现,对于中等年龄的脉冲星,制动指数绝对值与特征年龄具有强相关性,且制动指数有正有负;年轻脉冲星的制动指数和特征年龄无相关性,其制动指数几乎全为正值。该结果为研究脉冲星的自转演化及内部物理提供了重要样本。  相关研究成果以Results of 12 yr of Pulsar Timing at Nanshan. I.为题,发表在美国《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal,2020,896,140)上。下一步,研究人员将继续利用南山NSRT对这些脉冲星进行计时监测,研究其计时噪声特性,这有利于加深理解中子星计时噪声机制和内部物理。  图1.PSRs J1722-3632,J1852-0635和J1957+2831的周期跃变前后的自转参数变化图,竖直的虚线为跃变发生的时间  图2.所有探测到跃变的脉冲星的跃变大小与特征年龄之间的关系图。蓝色的五角星、圆点和菱形分别代表PSRs J1722-3632,J1852-0635和J1957+2831,灰色方块代表所有已知发生周期跃变的脉冲星

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