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無法見到的星體：如何從脈衝星的信號推測隱藏的伴星？
在浩瀚宇宙中，脈衝星的存在為天體物理學家提供了重要的研究資源，特別是那些與伴星系統形成的二元脈衝星。這些二元脈衝星往往是由脈衝星與白矮星或中子星組成的系統，隨著時間的推移，科學家們能夠通過精準的脈衝信號來推斷其隱藏伴星的存在。
脈衝星發出的信號如同自然界的精密時鐘，透過其脈衝頻率，我們能夠觀察到伴星的存在。
1974年，Joseph Hooton Taylor, Jr.和Russell Hulse於阿雷西博天文台發現了第一顆二元脈衝星PSR B1913+16，這一重大发現為他們贏得了1993年諾貝爾物理學獎。該研究表明，脈衝星的脈衝頻率會隨著其伴星的運動而發生變化，這一變化源於多普勒效應的影響。當脈衝星朝向地球移動時，脈衝會更頻繁地出現；而當離開時，則出現頻率減少。因此，透過這些脈衝的變化，科學家能夠推斷出伴星的質量和運動特性。
透過精準的脈衝時間測量，科學家能夠徹底描述二元脈衝星系的運行狀態。
PSR B1913+16的發現不僅加深了人們對脈衝星及其伴星的了解，還成為檢驗愛因斯坦廣義相對論的重要實驗平台。據測量，這對雙星的質量幾乎相等，且其脈衝的時間間隔受強重力場的影響，根據相對論，隨著伴星接近時，脈衝信號的發送時間會發生延遲，這一現象被稱為重力红移。
隨著對PSR B1913+16進行進一步觀測，科學家們證實，該脈衝星的軌道週期隨時間逐漸縮短，這些變化與愛因斯坦的預測高度一致，成為驗證廣義相對論的又一重要證據。在二元脈衝星系的觀測中，這種重力輻射的隨時間減少使其成為重要的研究對象。
當重力波被首次觀測到時，科學界的徵證方式又一次被顛覆，二元脈衝星的作用愈加突出。
進一步探索，我們還發現了中等質量二元脈衝星(IMBP)，這是一種由脈衝星和相對高質量白矮星組成的二元系統。這類脈衝星的自轉週期相對較長，通常在10到200毫秒之間。其中一個例子是PSR J2222−0137，這顆脈衝星的伴星是一顆質量約為1.3倍太陽質量的白矮星。此系統距離地球約870光年，是已知的最近二元脈衝星之一。
IMBP中伴星的質量及其獨特性質引起了天文學家們的關注，這些高質量白矮星，如PSR J2222−0137 B，擁有極低的溫度，甚至被稱為“鑽石星”。同時，它的晶體化特性使其在宇宙中變得獨一無二，這進一步激發了對於二元系統及其相互作用的深入探討。
伴星的存在對於脈衝星的輻射及其宇宙環境有著深遠的影響。”
二元脈衝星的另一個特點是它們與伴星之間物質的交換，許多普通伴星在進化過程中會膨脹，並將其外層物質拋向脈衝星。這一過程會產生X射線輻射，形成X射線雙星階段，並可能導致環繞脈衝星的吸積盤的形成。脈衝星產生的“風”或相對論性粒子流會影響伴星的磁場，對脈衝的發射產生劇烈影響。這些交互作用為我們提供了研究脈衝星及其環境的新視角。
總結來看，二元脈衝星不僅是測試基本物理定律的絕佳工具，也是幫助我們更深入理解宇宙結構的重要窗口。隨著監測技術的不斷進步，我們能夠更準確地從這些測得的脈衝信號中推斷出未被觀測到的伴星特性，這又將引導我們對宇宙的理解向前邁進一步。在如此複雜的宇宙中，還有多少未被發現的伴星隱藏在我們的視線之外呢？
