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从恒星到脉冲星：什么让毫秒脉冲星的形成过程如此神奇？
毫秒脉冲星（MSP）是一种旋转周期少于约10毫秒的脉冲星，这些天体已在射电、X射线和伽马射线的电磁频谱中被探测到。科学家认为，毫秒脉冲星的形成与伴星的质量转移相关，一般认为它们是老的、快速旋转的中子星，透过从近距离双星系统中的伴星吸积物质而被“回收”或加速。因此，毫秒脉冲星有时被称为回收脉冲星。
毫秒脉冲星的起源与低质量X射线双星系统有关，其中的X射线是由中子星的吸积盘发出。
根据目前的研究，毫秒脉冲星的形成过程可能经历了至少两种不同的演变机制，这些机制可解释为什么某些年轻的毫秒脉冲星拥有相对较高的磁场，例如PSR B1937+21。根据Bülent Kiziltan和S. E. Thorsett（UCSC）的研究，这一新发现暗示着传统的演化模型不足以解释所有毫秒脉冲星的发展。值得注意的是，许多毫秒脉冲星集中在球状星团中，这符合它们形成的旋转加速假说，因为这些星团的高恒星密度增加了脉冲星捕获大型伴星的机会。
目前已知约有130颗毫秒脉冲星位于球状星团中，其中Terzan 5拥有37颗，47 Tucanae 具有22颗，而M28与M15则各有8颗。
脉冲星旋转速度的极限
1982年，PSR B1937+21成为第一颗被发现的毫秒脉冲星，其旋转速度约为每秒641次，至今依然是已知速度第二快的毫秒脉冲星。作为2023年已知的最快旋转脉冲星，PSR J1748-2446ad的旋转速度为每秒716次。现有的中子星结构和演化模型预测，如果脉冲星的旋转速度达到大约1500转每秒或更高，它们可能会分裂，并且在超过1000转每秒的速度下，它们的能量损失速度将超过吸积过程的加速速度。
在2007年，来自Rossi X射线定时探测器和INTEGRAL太空船的数据发现了一颗名为XTE J1739-285的中子星，其旋转速率为1122 Hz，然而这一结果尚不具统计学意义。
受重力辐射的影响，毫秒脉冲星的自转速率可能会有所减慢。其中一颗旋转速度为599转每秒的X射线脉冲星IGR J00291+5934，未来可能成为探测重力波的有力候选者。
使用脉冲星进行重力波检测
重力波是爱因斯坦广义相对论的重要预测，源自大量物质运动及宇宙早期的波动。脉冲星是一种快速旋转且具有高度磁性的中子星，通常在超新星爆炸后形成。由于它们的稳定性，脉冲星可用于重力波的检测，这一想法最早由Sazhin和Detweiler在1970年代提出。
脉冲星被视为在一端发送定时信号的参考时钟，而观察者则在地球。
当重力波通过时，会使当地的时空度量产生扰动，进而影响所观察到的脉冲星的自转频率。 1983年，Hellings和Downs对这一概念进行了扩展，提出一组脉冲星的全面网络可以检测到随时间而变化的重力波背景。在1980年代初期，伴随着第一颗毫秒脉冲星的发现，Foster和Backer重新打磨了重力波检测的灵敏度。
随后的几年中，随着数字数据获取系统的进步及更多新毫秒脉冲星的发现，重力波检测的灵敏度不断增强。 2023年6月，NANOGrav发布了15年的数据释放，并首次提供了重力波背景的证据。这些观测的Hellings-Downs曲线是重力波来源的明确标志。
毫秒脉冲星的形成及其对宇宙的探索不仅揭示了宇宙的演变，也迫使我们思考在这浩瀚星海中，还有多少未知的过程等待我们去探索与理解？
