當(dāng)你的電腦出現(xiàn)故障時(shí)，屏幕可能會(huì)卡住幾秒鐘，然后迅速跳轉(zhuǎn)到屏幕上進(jìn)行自我修正。當(dāng)中子星發(fā)生故障時(shí)，幾乎會(huì)發(fā)生同樣的事情——只不過(guò)，在這種情況下，屏幕是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其大小是地球磁場(chǎng)的3萬(wàn)億倍。中子星（曾經(jīng)是巨大恒星的前身，其質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.5倍，形成一個(gè)直徑約與曼哈頓一樣長(zhǎng)的球體）總是令人困惑。但是，大約5%的中子星被認(rèn)為是“小故障”，或者在沒(méi)有明顯原因的情況下突然旋轉(zhuǎn)得更快，然后減速到正常速度，這尤其奇怪。
是什么原因?qū)е乱恍┲凶有敲扛魩啄昃蜁?huì)出現(xiàn)幾秒鐘的故障，而另一些中子星似乎從未失步？科學(xué)家們已經(jīng)提出了十幾個(gè)不同的模型來(lái)嘗試回答這個(gè)問(wèn)題，但距離達(dá)成共識(shí)還有數(shù)光年之遙。現(xiàn)在，發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的一篇新研究論文重新分析了一次恒星故障，為這一現(xiàn)象提供了一個(gè)全新的視角——而新的方法包括soup。在研究中，科學(xué)家觀察了一顆名為船帆脈沖星(Vela pulsar)的中子星。船帆脈沖星距離地球約1000光年，正常情況下每秒自轉(zhuǎn)約11次。
脈沖星是一顆中子星，自轉(zhuǎn)速度非常快，用地球上的射電望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)，它的磁場(chǎng)似乎像頻閃燈一樣跳動(dòng)。船帆座是一顆致密的死星，以每三年左右就會(huì)發(fā)生一次故障而聞名。通過(guò)仔細(xì)分析近一次故障，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)船帆脈沖星的自旋在三個(gè)不同階段發(fā)生了變化。首先，旋轉(zhuǎn)速度慢了幾秒鐘，然后以指數(shù)速度加速了大約12秒，一分鐘后終于回到了正常速度。這些不同的階段表明，中子星有三個(gè)內(nèi)部組成部分導(dǎo)致了一個(gè)小故障：
1、由晶格模式連接的剛性離子外殼
2、由自由漂浮中子組成的“湯”，形成了恒星內(nèi)部的流體外殼
3、由質(zhì)子、中子和可能更奇特粒子組成的超高密度內(nèi)核
正常情況下，恒星的所有三層都應(yīng)該以不同速度獨(dú)立旋轉(zhuǎn)——然而，在故障期間，不同組成可能以不同尋常的方式相互吸引。根據(jù)一種模型，當(dāng)粘稠的中間層中子與移動(dòng)較慢的地殼耦合時(shí)，它就開(kāi)始了，將其動(dòng)量向外轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致恒星的脈沖加快。然而，很快，恒星核心的高密度流體就會(huì)附著在中間層上，使一切再次減速。這種解釋符合船帆脈沖星的小故障行為，然而，這顆恒星最初的減速階段則是另一回事。
該研究的主要作者、澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)助理講師格雷格·阿什頓(Greg Ashton)表示：船帆脈沖星的減速是“首次(出現(xiàn)這種現(xiàn)象)”，我們實(shí)際上還不知道這是為什么。這種初步的減速可能是一種觸發(fā)事件，導(dǎo)致所有中子星出現(xiàn)故障；然而，由于目前沒(méi)有其他數(shù)據(jù)支持這一假設(shè)，突然減速很可能只是一次性的異常現(xiàn)象，你甚至可以把這個(gè)發(fā)現(xiàn)稱為一個(gè)“故障”，但還是不要把事情搞得太復(fù)雜，期待未來(lái)的更多掛測(cè)與理論研究。
博科園｜文：Brandon Specktor/Live Science
參考期刊《自然天文學(xué)》
DOI: 10.1038/s41550-019-0844-6
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