小于月球质量的外星物体:如何发现并理解毫秒脉冲星上的迷你行星?

随着天文学研究的进步,毫秒脉冲星(MSP)成为了天文学家探索宇宙奥秘的重要对象。毫秒脉冲星的旋转周期不到10毫秒,这些独特的天体以极高的速度旋转,为我们深入了解宇宙的运行方式提供了新的窗口。这些星体的发现使我们意识到,连一些小于月球质量的外星物体也可能在这些脉冲星的周围运行,引发了科学界对于迷你行星的浓厚兴趣。

毫秒脉冲星被认为是老年快速旋转的中子星,它们的旋转速度是宇宙中最快的星体之一。

毫秒脉冲星的起源与演化

毫秒脉冲星的形成与低质量X射线双星系统有着密切的关联。当伴星的外层物质从Roche瓣区域流失时,会形成吸积盘,这样的过程会为中子星提供额外的物质,从而使其旋转速度加快。这一旋转的速度可以达到每秒数百次,这正是毫秒脉冲星的特征之一。

许多毫秒脉冲星在球状星团中发现,这与其形成的旋转增强假说相一致。

这些星团的高恒星密度增加了脉冲星与伴星或捕获的巨大伴星相互作用的可能性。当前已知在球状星团中约有130颗毫秒脉冲星,其中Terzan 5拥有37颗,47 Tucanae拥有22颗,分别紧随其后。

脉冲星的旋转速度限制

第一颗毫秒脉冲星PSR B1937+21于1982年被发现,当时的旋转速度约为每秒641转。根据目前的模型,预测中子星的旋转速度若达到约1500转每秒,则会崩溃。当前已知的旋转最快的脉冲星PSR J1748-2446ad于2004年被发现,旋转速度为716转每秒。

毫秒脉冲星的稳定性与原子钟相媲美,这使得它们对环境变化非常敏感。

利用脉冲星检测引力波

引力波是爱因斯坦广义相对论的一个重要预测,其来源主要是质量的运动以及早期宇宙的波动。脉冲星的旋转特性使其成为极为精确的计时器,对于发现引力波有着重要的潜力。脉冲星的信号能被用来检测经过的引力波,这一论点最早由Sazhin和Detweiler在上世纪70年代提出。

在此过程中,NANOGrav等国际合作小组不断推出新的数据发布,近年来的一项重要成果是2023年发表的15年数据,首次提供引力波背景的强有力的证据,这标志着天文学的又一重要里程碑。

毫秒脉冲星不仅让我们了解快速旋转物体的性质,还可能帮助我们揭开引力波的奥秘。

随着我们对宇宙的理解不断加深,这些小于月球质量的外星物体暗示了什么?

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