脉冲星产生历史最大周期跃变

PSR B2334+61发生的周期跃变。（a）自转频率的变化；（b）放大了的自转频率变化；（c）自转频率变化率随时间的变化。脉冲星是具快速旋转有超强磁场的中子星。脉冲星的自转一般很稳定，特别是毫秒脉冲星，比如PSR J0437-0750，其长期稳定性超过了世界上最好的原子钟。脉冲星的自转也表现出两类不稳定性：时间噪声和周期跃变。周期跃变就是其自转突然加快，主要发生在年龄在一万年至一百万年之间的脉冲星，自转频率增加相对大小一般在10^-9—10^-6之间，超过10^-5则很罕见。周期跃变是比较珍稀的现象，目前总共发现了1800多颗脉冲星，探测到的周期跃变事件只有200次。中科院乌鲁木齐天文站从2000年开始对75颗脉冲星进行到达时间观测，2002年观测系统升级后观测目标增加到280颗。脉冲星PSR B2334+61位于超新星遗迹G114.3+0.3的中心，自转周期大约0.5秒，自转周期增加率1.9×10^-13，年龄大约4.1万年。乌鲁木齐天文站脉冲星研究组分析了B2334+61长达七年的到达时间观测数据，发现它在2005年8月26日与9月8日之间发生了一个很大的周期跃变，这是这颗星首次观测到发生跃变。自转频率的相对增加量是20.5×10^-6，这是所有射电脉冲星中目前最大的周期跃变。由于比较密集的观测，乌鲁木齐天文站也探测到B2334+61跃变后的恢复过程。跃变后其频率和频率变化率发生明显的指数式恢复，频率的指数式恢复部分所占的比例小于1%。跃变后的恢复行为与M. A. Alpar提出的超流涡旋爬行模型的预测相符。这项工作已经发表在国际著名天文期刊《天体物理学报快报》（Astrophysical Journal Letters）上。周期跃变的产生机制仍然是一个未解之谜，其发生依然不能准确预测。通常认为，周期跃变是中子星内部的动力学过程引起的。大跃变的标准模型认为，中子星内部超流的角动量突然转移到壳层是跃变产生的原因，因此周期跃变被认为是研究中子星内部的探针。乌鲁木齐天文站25米射电望远镜在2000至2009年间探测到的跃变事件达40次，大约占世界上所有望远镜四十年总共探测的五分之一，为研究脉冲星周期跃变和中子星内部物理提供了大量珍贵的样本。（来源：中科院乌鲁木齐天文站）