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武仙座球狀星團M13發現處于雙星系統中的毫秒脈沖星PSR J1641+3627F(M13F)

武仙座球狀星團M13發現處于雙星系統中的毫秒脈沖星PSR J1641+3627F(M13F)

武仙座球狀星團M13發現處于雙星系統中的毫秒脈沖星PSR J1641+3627F(M13F)

(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學院國家天文臺:近日,中國科學院國家天文臺博士研究生王琳、彭勃研究員,聯合曼徹斯特大學Benjamin W. Stappers教授等人,利用FAST望遠鏡對武仙座球狀星團(M13)展開脈沖星觀測研究,取得階段性成果。

從2017年12月至2019年9月,王琳等人先后使用FAST超寬帶接收機觀測1次、多波束接收機觀測24次,累計時間約31小時。在M13中發現了一顆處于雙星系統中的毫秒脈沖星PSR J1641+3627F(M13F)。同時,認證了該星團中另一脈沖星M13E為掩食雙星“黑寡婦”,還獲得了M13現有脈沖星的國際最好計時結果。這是FAST對球狀星團首次高靈敏度脈沖星搜尋與計時觀測成果,填補了對球狀星團M13中脈沖星性質及分布研究的空白。 
FAST新發現的毫秒脈沖星(MSP)亮度約為3 mJy kpc2,顯示了FAST探測暗弱脈沖星的能力。該星自轉周期為3毫秒,是M13中自轉第二快脈沖星。經過長時間計時觀測證認出,M13F處于雙星系統中,與一顆質量下限約為0.13倍太陽質量的白矮星互相繞轉,公轉周期為1.4天。

文章指出,M13中已知6顆脈沖星中的4顆處于雙星系統,符合人們對于低密度球狀星團更有利于形成雙星系統的預測。此外,對這6顆脈沖星的計時研究,發現4個雙星系統軌道橢率均低于球狀星團脈沖星平均值,接近銀盤雙星系統橢率(如下圖)。這一計時結果表明,在類似M13的低密度球狀星團中,脈沖星的演化應該接近于銀盤脈沖星的演化過程(演化過程未經歷或極少次經歷恒星間相互作用)。未來需要FAST對M13繼續進行長期計時觀測,以揭示低密度球狀星團中脈沖星的演化過程。

球狀星團由大量被引力束縛的恒星組成,大部分存在于銀暈,被認為是射電脈沖星尤其是毫秒脈沖星(MSP)“生產工廠”。目前在約29個球狀星團中發現了156顆脈沖星,其中60%為MSP。球狀星團中心密集的恒星環境有利于誕生高速自轉脈沖星(如可能的亞毫秒脈沖星),以及未發現的奇異系統(如MSP-黑洞和MSP-MSP系統)。這些為研究廣義相對論和超高密度條件下物態提供了極端環境的天然實驗室。




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