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從恆星到脈衝星：什麼讓毫秒脈衝星的形成過程如此神奇？
毫秒脈衝星（MSP）是一種旋轉周期少於約10毫秒的脈衝星，這些天體已在射電、X射線和伽馬射線的電磁頻譜中被探測到。科學家認為，毫秒脈衝星的形成與伴星的質量轉移相關，一般認為它們是老的、快速旋轉的中子星，透過從近距離雙星系統中的伴星吸積物質而被“回收”或加速。因此，毫秒脈衝星有時被稱為回收脈衝星。
毫秒脈衝星的起源與低質量X射線雙星系統有關，其中的X射線是由中子星的吸積盤發出。
根據目前的研究，毫秒脈衝星的形成過程可能經歷了至少兩種不同的演變機制，這些機制可解釋為什麼某些年輕的毫秒脈衝星擁有相對較高的磁場，例如PSR B1937+21。根據Bülent Kiziltan和S. E. Thorsett（UCSC）的研究，這一新發現暗示著傳統的演化模型不足以解釋所有毫秒脈衝星的發展。值得注意的是，許多毫秒脈衝星集中在球狀星團中，這符合它們形成的旋轉加速假說，因為這些星團的高恆星密度增加了脈衝星捕獲大型伴星的機會。
目前已知約有130顆毫秒脈衝星位於球狀星團中，其中Terzan 5擁有37顆，47 Tucanae 具有22顆，而M28與M15則各有8顆。
脈衝星旋轉速度的極限
1982年，PSR B1937+21成為第一顆被發現的毫秒脈衝星，其旋轉速度約為每秒641次，至今依然是已知速度第二快的毫秒脈衝星。作為2023年已知的最快旋轉脈衝星，PSR J1748-2446ad的旋轉速度為每秒716次。現有的中子星結構和演化模型預測，如果脈衝星的旋轉速度達到大約1500轉每秒或更高，它們可能會分裂，並且在超過1000轉每秒的速度下，它們的能量損失速度將超過吸積過程的加速速度。
在2007年，來自Rossi X射線定時探測器和INTEGRAL太空船的數據發現了一顆名為XTE J1739-285的中子星，其旋轉速率為1122 Hz，然而這一結果尚不具統計學意義。
受重力輻射的影響，毫秒脈衝星的自轉速率可能會有所減慢。其中一顆旋轉速度為599轉每秒的X射線脈衝星IGR J00291+5934，未來可能成為探測重力波的有力候選者。
使用脈衝星進行重力波檢測
重力波是愛因斯坦廣義相對論的重要預測，源自大量物質運動及宇宙早期的波動。脈衝星是一種快速旋轉且具有高度磁性的中子星，通常在超新星爆炸後形成。由於它們的穩定性，脈衝星可用於重力波的檢測，這一想法最早由Sazhin和Detweiler在1970年代提出。
脈衝星被視為在一端發送定時信號的參考時鐘，而觀察者則在地球。
當重力波通過時，會使當地的時空度量產生擾動，進而影響所觀察到的脈衝星的自轉頻率。1983年，Hellings和Downs對這一概念進行了擴展，提出一組脈衝星的全面網絡可以檢測到隨時間而變化的重力波背景。在1980年代初期，伴隨著第一顆毫秒脈衝星的發現，Foster和Backer重新打磨了重力波檢測的靈敏度。
隨後的幾年中，隨著數字數據獲取系統的進步及更多新毫秒脈衝星的發現，重力波檢測的靈敏度不斷增強。2023年6月，NANOGrav發布了15年的數據釋放，並首次提供了重力波背景的證據。這些觀測的Hellings-Downs曲線是重力波來源的明確標誌。
毫秒脈衝星的形成及其對宇宙的探索不僅揭示了宇宙的演變，也迫使我們思考在這浩瀚星海中，還有多少未知的過程等待我們去探索與理解？
