当一颗恒星在超新星中爆炸并死亡时,它就会获得某种新的生命。
脉冲星是大质量恒星耗尽燃料供应后剩下的极快速旋转的物体。它们非常密集,类似于太阳的质量挤进了一个大城市大小的区域。
脉冲星从它们的两极发射无线电波束。当这些光束扫过地球时,我们可以检测到每秒数百次的快速脉冲。有了这些知识,科学家们一直在寻找银河系内外的新脉冲星。
在本周发表在《天体物理学杂志》上的研究中,我们详细介绍了我们对银河系外发现的最明亮射电脉冲星的发现。
这颗名为 PSR J0523-7125 的脉冲星位于大麦哲伦星云中——我们最近的邻近星系之一——它的亮度是银河系以外所有其他射电脉冲星的十倍以上。它可能比其中的那些更亮。
为什么以前没有发现 PSR J0523-7125?
已知有超过 3,300 颗射电脉冲星。其中,99% 居住在我们的银河系中。许多是用新南威尔士州的 CSIRO 著名的帕克斯射电望远镜Murriyang发现的。
在我们银河系外的麦哲伦云中,已经发现了大约 30 颗射电脉冲星。到目前为止,我们还不知道在更遥远的星系中有什么。
天文学家通过在射电望远镜数据中寻找它们独特的重复信号来寻找脉冲星。这是一项计算密集型任务。它在大多数情况下都有效,但如果脉冲星不寻常,这种方法有时会失败:例如非常快、非常慢或(在这种情况下)脉冲非常宽。
非常宽的脉冲会减少天文学家寻找的标志性“闪烁”,并且会使脉冲星更难被发现。我们现在知道 PSR J0523-7125 具有极宽的光束,因此逃脱了检测。
在过去的 50 年里,帕克斯望远镜多次探索过大麦哲伦星云,但从未发现过这颗脉冲星。那么我们是如何找到它的呢?
ASKAP 数据中出现了一个不寻常的对象
脉冲星光束可以是高度圆极化的,这意味着光波的电场在波穿过空间时以圆周运动旋转。这种圆极化信号非常罕见,通常只从具有非常强磁场的物体发出,例如脉冲星或矮星。
我们想查明用传统方法难以识别的不寻常脉冲星,因此我们着手通过专门检测圆极化信号来找到它们。
我们的眼睛无法区分偏振光和非偏振光。但由澳大利亚国家科学机构 CSIRO 拥有和运营的 ASKAP 射电望远镜拥有相当于可以识别圆偏振事件的偏振太阳镜。
在查看我们的 ASKAP变量和慢瞬态(VAST) 调查的数据时,一名本科生注意到大麦哲伦星云中心附近有一个圆偏振物体。此外,这个物体在几个月的时间里改变了亮度:另一个非常不寻常的特性使它变得独一无二。
这是出乎意料和令人兴奋的,因为在这个位置没有已知的脉冲星或矮星。我们认为这个物体一定是新的。我们用许多不同的望远镜在不同的波长下观察到它,试图解开这个谜团。
除了 Parkes (Murriyang) 望远镜,我们还使用了天基Neil Gehrels Swift 天文台(在 X 射线波长下观察它)和智利的双子座望远镜(在红外波长下观察它)。然而我们什么也没发现。
该物体不可能是一颗恒星,因为在光学和红外光下都可以看到恒星。它不太可能是一颗普通的脉冲星,因为这些脉冲会被帕克斯探测到。甚至双子座望远镜也没有给出答案。
最终,我们求助于由南非射电天文台拥有和运营的位于南非的新型高灵敏度MeerKAT 射电望远镜。对 MeerKAT 的观测显示,该源确实是一颗新的脉冲星 PSR J0523-7125,以每秒约 3 转的速度自转。
下面你可以看到脉冲星的 MeerKAT 图像,偏振“太阳镜”打开(左)和关闭(右)。如果移动滑块,您会注意到 PSR J0523-7125 是戴上眼镜时唯一明亮的物体。
我们的分析还证实了它在大约 160,000 光年外的大麦哲伦星云中的位置。我们惊讶地发现 PSR J0523-7125 比该星系中的所有其他脉冲星亮十倍以上,并且可能是迄今为止发现的最亮的脉冲星。
新望远镜能做什么
PSR J0523-7125 的发现证明了我们使用这种新技术找到“失踪”脉冲星的能力。
通过将这种方法与 ASKAP 和 MeerKAT 的能力相结合,我们应该能够发现其他类型的极端脉冲星,甚至可能还有其他难以解释的未知天体。
极端脉冲星是广阔的脉冲星种群图景中缺失的部分之一。在我们能够在现代物理学的框架内真正理解脉冲星之前,我们需要找到更多的脉冲星。
这一发现仅仅是个开始。 ASKAP 现已完成试点调查,预计将在今年晚些时候全面投入运营。当全球SKA (平方公里阵列)望远镜网络在不久的将来开始观测时,这将为更多的发现铺平道路。
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。
图片来源:艺术家对大麦哲伦星云中 PSR J0523-7125 的印象。 Carl Knox,ARC 引力波发现卓越中心 (OzGrav) ,作者提供