一顆使用 ASKAP 射電望遠鏡發現的慢速旋轉中子星ASKAP J1839-0756，正在挑戰人們對脈衝星的傳統理解。與快速旋轉的典型脈衝星不同，該物體每 6.5 小時完成一次旋轉，並從兩個磁極發射無線電脈衝，為天文學家探索中子星行為的極限和宇宙的奧秘提供了獨特的案例。

藝術家對 ASKAP J1839-0756 的印象。來源：James Josephides

當大品質恆星到達生命終點時，它們會爆發出壯觀的超新星，留下超緻密的核心，即中子星。其中一些殘餘物會從磁極發射出強烈的無線電波。

隨著恆星旋轉，這些光束像宇宙燈塔一樣掃過太空，當它們經過地球時會產生有規律的無線電波脈衝。這種特徵行為使它們被稱為“脈衝星”。

脈衝星的藝術家印象圖。圖片來源：斯威本科技大學 / CAASTRO

大多數脈衝星的旋轉速度極快，通常只需幾秒鐘就能完成一次旋轉，甚至更快。然而，在過去三年中，天文學家發現了一些異常物體，它們以更慢的間隔發射週期性射電脈衝，這對我們對中子星的理解提出了挑戰。

在我們的最新研究中，我們發現了有史以來最慢的“宇宙燈塔”——它每 6.5 小時僅旋轉一次。這一發現發表在《自然天文學》雜誌上，拓展了科學家們認為可能達到的極限。

更神秘的是，這顆中子星與地球的排列方式非常獨特，讓我們能夠探測到來自其兩個磁極的射電脈衝。這種罕見現象在如此緩慢旋轉的物體中從未見過，為研究這些神秘恆星的物理特性提供了新的機會。

我們利用位於西澳大利亞 Wajarri Yamaji 縣的 CSIRO ASKAP 射電望遠鏡發現了這個名為 ASKAP J1839-0756 的物體。

在一次例行觀測中，ASKAP J1839-0756 脫穎而出，因為在其位置沒有發現任何先前已知的物體。它的無線電發射看起來像是一次衰減的爆發，亮度在短短 15 分鐘內下降了 95%。

起初，我們並不知道該源會發出週期性的射電脈衝。在最初的觀察中，我們只檢測到了一次爆發。

這裏顯示了 MeerKAT 望遠鏡在兩個不同中心頻率下探測到的脈衝。上圖顯示了脈衝亮度隨時間的變化，下圖顯示了觀測頻率隨時間的變化，顏色代表亮度級別。圖片來源：Yu Wing Joshua Lee

為了發現更多，我們利用 ASKAP 以及澳大利亞聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO) 位於新南威爾士州納拉布里卡米拉羅伊地區的澳大利亞望遠鏡緻密陣列和位於南非的高靈敏度 MeerKAT 射電望遠鏡進行了更多觀測。ASKAP 的長期觀測最終發現了兩個相隔 6.5 小時的脈衝，證實了該源的週期性。

但真正令人驚訝的是：根據我們對中子星的瞭解，ASKAP J1839-0756 甚至不應該存在。

中子星通過將其旋轉能量轉化為輻射來發射射電脈衝。隨著時間的推移，它們會失去能量並減速。

標準理論認為，一旦中子星的自轉速度減慢到一定程度（大約每分鐘旋轉一圈），它就應該完全停止發射射電脈衝。然而，ASKAP J1839-0756 卻以每 6.5 小時旋轉一圈的悠閒速度照亮了宇宙。

典型脈衝星的旋轉軸和磁軸非常接近（左），我們只能看到來自一個磁極的無線電脈衝。在 ASKAP J1839-0756 的情況下，軸幾乎相互垂直（右）。因此，中子星旋轉時，我們可以看到來自兩個磁極的脈衝。圖片來源：Manisha Caleb

大多數脈衝星（ASKAP J1839-0756 的近親，旋轉速度更快）就像單側手電筒筒。它們旋轉的軸線與磁場軸線緊密對齊，這意味著我們只能看到一個磁極發出的閃光。

但約有 3% 的脈衝星的自轉軸和磁軸幾乎垂直，因此我們可以看到來自兩極的脈衝。這些罕見的雙閃光被稱為脈衝間期，為觀察恆星的幾何形狀和磁場提供了獨特的視窗。

當脈衝星減速時，它的磁軸和自轉軸是否會變得更加一致或更加不一致，這仍然是一個懸而未決的問題。

ASKAP J1839-0756 的間歇脈衝可以為這個問題提供線索。在主脈衝發出後約 3.2 小時，它發出了一個具有不同特性的較弱脈衝，這強烈表明我們看到的是來自相反磁極的射電光。

這一發現使 ASKAP J1839-0756 成為同類中第一個發射脈衝的慢速物體，同時也引發了人們對此類物體如何運作的重大疑問。

那麼，是什麼導致了這一宇宙異常現象呢？一種可能性是，它是一顆磁星，也就是一顆具有強大磁場的中子星，它讓地球上最強大的磁鐵都顯得微不足道。

磁星通過不同的機制產生射電脈衝，這可能使它們即使在較慢的自轉速度下也能保持發光。但即使是磁星也有極限，它們的週期通常以秒而不是小時來衡量。

唯一的例外是一顆名為1E 161348-5055的磁星，它的週期為6.67小時。然而，它只發射X射線，沒有射電脈衝。

ASKAP J1839-0756 會是完全不同的東西嗎？一些天文學家想知道類似的物體是否可能是白矮星——品質較小的恆星留下的核心。

白矮星的自轉速度比中子星慢得多，但尚未觀測到單個孤立的白矮星發射射電脈衝。到目前為止，在其他波長的觀測中也沒有發現天空中該位置存在白矮星的證據。無論 ASKAP J1839-0756 到底是什麼，很明顯這個物體正在改寫規則。它的緩慢旋轉、射電脈衝和間歇脈衝的奇怪組合迫使天文學家重新思考中子星行為的極限，並探索這個謎團核心的新可能性。

ASKAP J1839-0756 的發現提醒我們，宇宙喜歡給我們帶來驚喜，尤其是當我們認為自己已經弄清楚一切的時候。隨著我們繼續監測這個神秘物體，我們一定會發現更多的秘密。

Yu Wing Joshua Lee，悉尼大學射電天文學博士生

改編自最初發表在《對話》雜誌上的一篇文章。