你能想象出，測量距離我們約4500光年的中子星大小有多難嗎？這是一個令人難以置信的測量，就像細(xì)菌是如此的小，以至于需要顯微鏡才能看到它，而且光可以在短短一秒內(nèi)傳播30萬公里，4500年內(nèi)可以傳播的距離是多么的遙遠(yuǎn)。

但是，從塔塔基礎(chǔ)研究所(TIFR)的蘇迪普·巴塔查里亞教授的研究中，現(xiàn)在已經(jīng)能推斷出中子星大小的幾微米變形，即在一個方向上額外增加幾微米的厚度。

這適用于大約4500光年遠(yuǎn)的中子星，其研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》。中子星是密度高得令人難以置信的宇宙天體（恒星中的一種），中子星直徑大約有一座城市那么大，但包含的物質(zhì)甚至比太陽還多。其中一些被觀測到每秒自轉(zhuǎn)幾百次，我們稱之為毫秒脈沖星（中子星的一種）。這樣一顆中子星的自旋軸周圍稍有不對稱或變形，就會導(dǎo)致引力波的持續(xù)發(fā)射。

引力波是時空中的漣漪，為天文學(xué)家宇宙的探索提供了一個新窗口。但到目前為止，引力波被發(fā)現(xiàn)是黑洞和中子星合并的瞬時現(xiàn)象。到目前為止，還沒有探測到連續(xù)的引力波，例如來自輕微變形和旋轉(zhuǎn)中子星的引力波。如果變形太小，目前的儀器可能沒有能力探測到這些引力波。然而，間接推斷引力波并測量這種形變的一種方法是：估計(jì)引力波對脈沖星自旋下降速率的貢獻(xiàn)，這到目前為止是不可能的。

PSR J1023+0038是一個獨(dú)特的宇宙源，因?yàn)樗俏ㄒ灰活w毫秒脈沖星，在伴星的質(zhì)量轉(zhuǎn)移階段和沒有質(zhì)量轉(zhuǎn)移階段，測量到了兩個自旋下降速率?？茖W(xué)家利用這些值，主要是物理學(xué)的一個基本原理，即角動量守恒，推導(dǎo)出連續(xù)的引力波，并估計(jì)了中子星的幾微米的微觀變形。一顆具有橢圓度的毫秒脈沖星，也就是圍繞其自旋軸的非對稱質(zhì)量分布，可以發(fā)出到目前為止還沒有被探測到的連續(xù)引力波。推斷這種波的一種間接方法是估計(jì)波對脈沖星自旋減速的貢獻(xiàn)。

脈沖星PSR J1023+0038對于這一目的來說是理想而獨(dú)特的，因?yàn)檫@是唯一一顆在吸積態(tài)和非吸積態(tài)都測量到自旋下降率的毫秒脈沖星。根據(jù)完整的力矩平衡方程和兩種狀態(tài)下觀測到的γ射線脈沖星磁層起源，推導(dǎo)出由于脈沖星的永久橢圓性，PSRJ1023+0038應(yīng)該發(fā)出引力波，還以一種自洽的方式解釋了這個來源的其他一些主要觀測方面。作為一個例子，推斷出吸積盤穿透脈沖星磁層，并用標(biāo)準(zhǔn)和公認(rèn)的情景解釋了觀測到吸積態(tài)的X射線脈動。

這反過來又推斷出吸積態(tài)的脈沖星自旋向下能量更大，研究解釋了在這種狀態(tài)下觀察到的更大的γ射線發(fā)射。探索了脈沖星PSRJ1023+0038的大范圍參數(shù)值，在不假定吸積態(tài)有額外橢圓度來源的情況下，發(fā)現(xiàn)脈沖星的質(zhì)量四極矩失準(zhǔn)。

博科園｜研究/來自：塔塔基礎(chǔ)研究所

參考期刊《皇家天文學(xué)會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa2304

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