闪烁脉冲星揭示神秘星际等离子体
2022-11-30 17:46:04来源：cnBeta
脉冲星--快速旋转的恒星残余物，像灯塔一样闪烁--偶尔会显示出极端的亮度变化。天体物理学家预测，这些短暂的亮度爆发是因为星际等离子体的密集区域(恒星之间的热气体)散射了脉冲星发出的无线电波。然而我们人类仍不知道形成和维持这些密集的等离子体区域所需的能量来源是什么。
为了更好地了解这些星际结构，需要对其小规模结构进行更详细的观察。这方面的一个有希望的途径是脉冲星的闪烁。
当脉冲星的无线电波被星际等离子体散射时，独立的电波相互干扰并在地球上形成一个干扰模式。当地球、脉冲星和等离子体彼此相对运动时，这种模式被观察为时间和频率上的亮度变化：动态光谱。这就是闪烁。由于脉冲星信号的点状性质，散射和闪烁发生在等离子体的小区域。在对动态光谱进行专门的信号处理后，可以观察到生动的抛物线特征即闪烁弧，这跟天空中的脉冲星散射辐射的图像有关。
一个特殊的脉冲星--J1603-7202-在2006年经历了极端散射。这使得它成为研究这些密集等离子体区域的一个令人兴奋的目标。然而这颗脉冲星的轨迹仍然没有被确定，因为它在一个面对面的轨道上围绕着另一颗叫做白矮星的紧凑型恒星运行，而且天文学家在这种情况下没有其他方法来测量它。幸运的是，闪烁弧有双重作用：其曲率跟脉冲星的速度有关，也跟脉冲星和等离子体的距离有关。脉冲星的速度如何在它的轨道上变化取决于轨道在空间的方向。因此，在脉冲星J1603-7202的情况下，研究人员们计算了弧线的曲率随时间的变化来确定方向。
跟以往的分析相比，研究人员对脉冲星J1603-7202的轨道所获得的测量结果是一个重大的改进。这证明了闪烁法在补充替代方法方面的可行性。通过对跟等离子体的距离的测量，研究人员表示，从地球上看，它大约是跟脉冲星距离的3/4。这似乎跟任何已知的恒星或星际气体云的位置不相吻合。脉冲星闪烁研究经常探索像这样的结构，否则是看不到的。因此，问题仍有待解决：散射脉冲星辐射的等离子体的来源是什么?
最后，通过利用轨道测量，研究人员得以估计J1603-7202的轨道同伴的质量。根据计算，它的质量约为太阳的一半。当跟J160-7202的高度圆形轨道一起考虑时，这意味着这个同伴很可能是一个由碳和氧组成的恒星残余物--比起更常见的以氦为基础的残余物，在脉冲星周围的发现更稀少。
由于现在拥有一个近乎完整的轨道模型，所以研究人员目前有可能将J1603-7202的闪烁观测转化为天空中的散射图像并以太阳系的尺度绘制星际等离子体。创建导致无线电波极端散射的物理结构的图像可能会让我们更好地了解这种密集区域是如何形成的及星际等离子体在星系的演化中所扮演的角色。
