超新星、激波和自旋減慢：超長周期脈沖星的一種起源可能

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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

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

慢得出奇的源

當大質量恒星發生超新星爆發時，爆炸后可能會留下中子星這個致密的恒星核?？焖僮赞D的中子星會演化成脈沖星。它們快速的自轉為沿恒星兩極的射電輻射提供了能量。

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

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留下的遺跡。這顆中子星為脈沖星風星云（藍色）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）；光學波段——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）；紅外波段：美國國家航天局、加州理工大學噴氣推進實驗室（JPL-Caltech）和R·格爾茲（明尼蘇達大學）。

然而事情并不簡單，天文學家們開始意外地發現自轉異常緩慢的脈沖星。首批打破規律的脈沖星周期為幾十秒；如今人們甚至發現了脈沖周期長達數分鐘甚至數小時的天體。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（加州大學伯克利分校）領銜的最新研究論文中，研究人員們提出這些奇異射電源實際上是脈沖星——但屬于自轉緩慢并且通過磁場供能（而非自轉供能）產生射電輻射的特殊類型。

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

計算機模擬中超新星爆發一小時后的情景。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，爆炸對新生中子星“猛地一踢”，很可能使雙星系統解體。這使得中子星踏上一條新的運動軌跡，可能會穿過原伴星膨脹后的外層區域，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吸積盤。

減速

卡里團隊通過三組計算機模擬探索了這個情景的結果：用于描述伴星激波加熱的流體動力學模型、用于描述中子星周圍吸積盤形成的數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。

對于一個由質量分別為 6.4 個和 4.0 個太陽質量、軌道間距為 20 個太陽半徑的恒星組成的雙星系統來說——這些參數來源于觀測與計算機模擬——最終被解束縛的中子星在約 8–10% 的情況下會形成吸積盤。中子星的質量、半徑、自轉速度和磁場強度決定了中子星是否會與吸積盤發生相互作用。如果它們不發生相互作用，中子星將像傳統的脈沖星一樣保持快速自轉；如果發生相互作用，中子星的自轉將在約一百萬年的時間尺度上顯著減慢。當磁場強度介于 1013–101? 高斯之間時，自轉周期可達約數百秒；而當磁場強度更高、超過 101? 高斯時，自轉周期則可達到一天。

這項研究表明，密近雙星系統可能是超長周期脈沖星的來源?？ɡ飯F隊推測，銀河系中可能存在10至1000顆這樣的脈沖星。未來的研究將進一步探索這一可能性，考察更大的參數空間，深入了解該機制如何影響銀河系中超長周期脈沖星的形成。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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