2 月 21 日消息，科学家们发现，银河系中心可能存在一颗快速旋转、高度磁化的中子星（脉冲星候选体）。
科学家们此前一直认为，银河系中心应当存在大量脉冲星，但由于该区域环境极端、湍动剧烈且天体密集，直接观测极具挑战。相比之下，射电波段恰恰适合这类搜索，因为它正好能够穿透光波无法企及的银心致密区域。
哥伦比亚大学与突破聆听（Breakthrough Listen）项目的研究人员近日发表了迄今最详细的银河系中心区域脉冲星搜索结果，发现了一个疑似毫秒脉冲星的天体。如果得到确认，这一发现不仅将挑战关于银河系中心黑洞周围中子星数量的理论，更有望以前所未有的精度检验爱因斯坦的广义相对论。
脉冲星是快速旋转、具有极强磁场的中子星，它们像宇宙灯塔一样向地球扫射着规律的射电波束。由于其脉冲极其稳定，脉冲星可以被用作超精密的宇宙时钟，用于研究极端条件下的物理规律。
我们生活的太阳系在银河系中所处位置只能算“穷乡僻壤”，而银河系中心是超大质量黑洞人马座 A* 的家园，这里恒星密集，为研究恒星动力学、极端天体物理环境以及检验广义相对论提供了机会。
在这项新研究中，哥伦比亚大学博士 Karen I Perez 团队，于 2021 年至 2023 年间利用西弗吉尼亚州的绿湾射电天文望远镜进行了超过 20 小时的观测，其中 11 小时的观测专注于银心最内侧的 1.4 角分区域，这是迄今为止对该区域进行的最深入、最灵敏的脉冲星调查之一。最终发现了一颗自转频率约为每秒 122 次（周期为 8.19 毫秒）的脉冲星候选体。
鉴于这一发现的潜在意义，研究人员正在进行深入的后续观测分析。“我们的调查是对银河系中心进行的最灵敏的搜索之一，”Perez 博士说道，“假设银心区域的脉冲星群与银河系其他区域相似，我们的灵敏度应该足以探测到约 10% 的毫秒脉冲星和 50% 的普通慢脉冲星。但尽管有如此高的灵敏度，我们只检测到了一个候选体 —— 我们将其命名为突破聆听脉冲星 —— 目前仍在进一步验证中。”
在没有外部干扰的情况下，脉冲星的脉冲以极其规律的间隔到达望远镜，因此可以被视为行为高度可预测的精确时钟。“任何对脉冲星的外部影响，例如大质量天体的引力，都会在脉冲的稳定到达中引入异常，这些异常可以被测量和建模，”哥伦比亚天体物理实验室的研究科学家 Slavko Bogdanov 解释称，“此外，当脉冲经过大质量天体附近时，它们可能会因时空弯曲而发生偏转和时间延迟，正如爱因斯坦广义相对论所预测的那样。”
根据先前研究，银河系中心黑洞的质量约为太阳的 400 万倍，可对周围环境施加着强大的影响。因此，如果在人马座 A* 附近发现并精确测量一颗脉冲星的信号，将能够对广义相对论进行前所未有的检验，包括对超大质量黑洞周围时空的精确测量。这样的发现将彻底改变物理学，也一直是银河系中心研究的长期主要目标。与此同时，此次搜索中探测到的稀缺性也引发了关于银心真实脉冲星数量以及其复杂环境的基本问题。
“这项调查是突破聆听计划在银河系中心进行的最深度技术信号（指可能表明地外存在先进技术的信号）搜索的一部分，”SETI 研究所的天文学家 Vishal Gajjar 表示，“沿着恒星密度最高的视线进行观测，不仅能在该方向上实现迄今为止最强的技术信号限制，还能支持有价值的辅助科学研究，从脉冲星群研究到轴子暗物质搜索。”
为了最大化对科学界的贡献，突破聆听计划正在公开发布这些观测数据，允许全球的研究人员进行独立分析和补充性科学研究。
IT之家附论文地址： https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae336c