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별에서 펄서까지: 밀리초 펄서의 형성이 그토록 놀라운 이유는 무엇입니까?
MSP(밀리초 펄서)는 회전 주기가 약 10밀리초 미만인 펄서입니다. 이러한 물체는 라디오, X선 및 감마선의 전자기 스펙트럼에서 감지됩니다. 과학자들은 밀리초 펄서의 형성이 동반성의 질량 이동과 관련이 있다고 믿고 있습니다. 이는 일반적으로 가까운 쌍성에서 동반성으로부터 물질을 흡수하여 "재활용"되거나 가속되는 오래되고 빠르게 회전하는 중성자별이라고 믿어집니다. 체계. 따라서 밀리초 펄서는 재활용 펄서라고도 불립니다.
밀리초 펄서의 기원은 중성자별의 강착 원반에서 X선이 방출되는 저질량 X선 쌍성계와 관련이 있습니다.
현재 연구에 따르면 밀리초 펄서의 형성 과정은 적어도 두 가지 다른 진화 메커니즘을 경험했을 수 있으며, 이는 일부 젊은 밀리초 펄서가 PSR B1937+21과 같이 상대적으로 높은 자기장을 갖는 이유를 설명할 수 있습니다. Bülent Kiziltan과 S. E. Thorsett(UCSC)의 연구에 따르면, 이 새로운 발견은 전통적인 진화 모델이 모든 밀리초 펄서의 발달을 설명하기에는 불충분하다는 것을 의미합니다. 특히, 많은 밀리초 펄서는 구상성단에 집중되어 있는데, 이는 구상성단 형성에 대한 회전 가속도 가설과 일치합니다. 왜냐하면 이러한 성단의 높은 항성 밀도로 인해 펄서가 큰 동반성을 포착할 가능성이 높아지기 때문입니다.
현재 Terzan 5에 37개, Tucanae 47개에 22개, M28과 M15에 각각 8개 등 약 130밀리초의 펄서가 구상 성단에 위치하는 것으로 알려져 있습니다.
펄서 회전 속도의 한계
1982년에 PSR B1937+21은 최초로 발견된 밀리초 펄서가 되었으며 회전 속도는 초당 약 641회이며 여전히 알려진 밀리초 펄서 중 두 번째로 빠릅니다. 2023년에 가장 빠른 것으로 알려진 회전 펄서인 PSR J1748-2446ad는 초당 716회의 속도로 회전합니다. 중성자별 구조 및 진화에 대한 기존 모델은 펄서가 약 1,500rpm 이상의 회전 속도에 도달하면 부서질 수 있으며, 1,000rpm 이상의 속도에서는 흡수하는 것보다 더 빠르게 에너지를 잃을 것으로 예측합니다. .
2007년 Rossi X-ray Timing Detector와 INTEGRAL 우주선의 데이터는 회전율이 1122Hz인 XTE J1739-285라는 중성자별을 발견했습니다. 그러나 이 결과는 통계적으로 유의미하지 않습니다.
중력 복사의 영향으로 밀리초 펄서의 회전 속도가 느려질 수 있습니다. 초당 599회전의 회전 속도를 가진 X선 펄서 중 하나인 IGR J00291+5934는 미래에 중력파를 탐지할 수 있는 강력한 후보가 될 수 있습니다.
펄서를 이용한 중력파 검출
중력파는 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 중요한 예측으로, 초기 우주의 엄청난 양의 물질의 움직임과 요동에서 비롯됩니다. 펄서는 일반적으로 초신성 폭발 후에 형성되는 빠르게 회전하는 높은 자성을 지닌 중성자별입니다. 안정성으로 인해 펄서는 중력파 감지에 사용될 수 있으며, 이는 1970년대 Sazhin과 Detweiler가 처음 제안한 아이디어입니다.
펄서는 관찰자가 지구에 있는 동안 한쪽 끝에서 타이밍 신호를 보내는 참조 시계로 간주됩니다.
중력파가 통과하면 국지적인 시공간 측정법에 교란이 발생하여 관측된 펄서의 회전 주파수에 영향을 미칩니다. 1983년에 Hellings와 Downs는 포괄적인 펄서 네트워크가 시간에 따라 변하는 중력파 배경을 감지할 수 있다고 제안함으로써 이 개념을 확장했습니다. 1980년대 초, 최초의 밀리초 펄서가 발견되면서 Foster와 Backer는 중력파 감지의 감도를 개선했습니다.
그 후 몇 년 동안 디지털 데이터 수집 시스템이 발전하고 더 많은 새로운 밀리초 펄서가 발견되면서 중력파 감지의 감도가 계속해서 높아졌습니다. 2023년 6월 NANOGrav는 15년간의 데이터를 공개하고 중력파 배경에 대한 최초의 증거를 제공했습니다. 이러한 관측의 Hellings-Downs 곡선은 중력파의 원인을 명확하게 나타냅니다.
밀리초 펄서의 형성과 그들의 우주 탐사는 우주의 진화를 드러낼 뿐만 아니라, 이 광대한 별의 바다에서 우리가 탐험하고 이해하기를 얼마나 많은 미지의 과정이 기다리고 있는지 생각하게 만듭니다. ?
