第24章 PSR J1748－2446ad (3/6)

j1748-2446ad并非易事。它的周期太短（1.4毫秒），需要望远镜具备极高的时间分辨率和灵敏度。

4.1

发现之旅：从“疑似信号”到“确认”

2005年，一个由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（csiro）、美国国家射电天文台（nrao）和欧洲南方天文台（eso）组成的国际团队，利用帕克斯射电望远镜（parkes

telescope）的“多波束接收机”对terzan

5进行深度观测。帕克斯望远镜的多波束接收机可以同时观测13个方向，灵敏度极高，适合寻找球状星团中的毫秒脉冲星。

在观测数据中，研究人员发现了一个“奇怪的信号”：来自terzan

5方向的射电脉冲，周期仅为1.396毫秒，而且非常稳定。他们立即意识到，这是一颗毫秒脉冲星——而且是目前已知最快的。

为了确认，团队用绿岸望远镜（green

bank

telescope）进行了后续观测，测量了该脉冲星的色散量（dispersion

measure，dm）——即星际介质中的电子对射电信号的延迟。通过dm可以计算脉冲星的距离：psr

j1748-2446ad的dm≈110

pc\/cm3，对应距离约光年，与terzan

5的位置一致。

4.2

观测“脉冲消零”：中子星表面的“小脾气”

psr

j1748-2446ad的脉冲并不是连续的——它有时会“消零”（nulling），即突然停止发射脉冲，持续几毫秒到几秒。这种“消零”现象，是中子星表面“星震”或磁层扰动的结果。

当脉冲星自转时，表面的物质会因为离心力而“隆起”，引发微小的地震（星震）。这些星震会扰动脉冲星的磁场，导致辐射束暂时关闭——我们观测到的“消零”，就是这种扰动的结果。通过分析消零的频率和持续时间，天文学家可以研究中子星表面的物质状态：psr

j1748-2446ad的消零率约为10%（即每10次脉冲中有1次消零），说明它的表面比其他毫秒脉冲星更“活跃”。

五、科学问题：从“自转机制”到“物态方程”

psr

j1748-2446ad的发现，不仅刷新了“最快脉冲星”的纪录，更提出了一系列关于中子星、球状星团乃至宇宙演化的科学问题。

5.1

中子星的物态方程：压力与密度的“终极关系”

中子星的内部物态是宇宙中最神秘的领域之一。我们不知道，在10^14

g\/cm3的密度下，物质会以何种形式存在——是中子简并态？还是夸克物质？或是更奇特的“核物质”？

psr

j1748-2446ad的“极限自转”，为我们提供了限制物态方程的线索。根据广义相对论，快速自转的中子星会产生“框架拖曳”（frame

ing）效应——时空被中子星的自转“拖拽”，导致引力场发生变化。通过观测psr

j1748-2446ad的轨道进动（如果它有伴星的话），我们可以计算其内部的压力分布，进而推断物态方程的参数。

目前，天文学家正在用x射线望远镜（如chandra和xmm-newton）观测psr

j1748-2446ad的热辐射。中子星表面的热辐射来自“冷却过程”：年轻中子星通过铀、钍等放射性元素的衰变加热，而老年中子星则通过表面的“热导率”散热。通过测量其热辐射的光谱，我们可以计算中子星的表面温度（约10^5

k），进而推断其内部的热传导机制——这直接关系到物态方程的正确性。

5.2

引力波辐射：“看不见的能量损失”

快速自转的中子星会通过引力波辐射损失角动量，导致自转减慢。引力波是爱因斯坦广义相对论的预言，是时空的“涟漪”。对于psr

j1748-2446ad来说，它的自转速度极快，引力波辐射是否显着？

根据广义相对论，引力波的功率（l_gw）与自转频率的四次方成正比（l_gw∝f^4）。psr

j1748-2446ad的自转频率f=716

hz，引力波功率约为10^31瓦——这比太阳的

露minosity（3.8x10^26瓦）大5个数量级，但相对于它的自转动能损失率（约10^30瓦）来说，引力波辐射的贡献很小。这意味着，psr