使银河系GPS成为可能的天然时钟
Francis Reddy
译自NASA，2010年1月5日
射电天文学家通过研究NASA费米伽玛射线空间望远镜探测到的未知高能辐射源，发现了17颗毫秒脉冲星。天文学家在不到3个月的时间里作出了这样的发现。用如此快的步伐为这些难以寻找的天体意味着有希望将它们作为一类“银河系GPS”来使用，以探测掠过地球附近的引力波的。
脉冲星是大质量恒星爆发后留下的高速自转且高度磁化的核心。由于唯一为其强烈的伽玛射线辐射供能的能源是自转，随着年龄的增加，脉冲星自转速度会逐渐减少。但是最为古老的脉冲星在以每秒几百次的速度旋转——这比厨房里的搅拌机还要快。这些毫秒脉冲星通过从伴星吸积物质加快了旋转并重新焕发了青春。
随着年龄的增长，脉冲星的自转会减慢，最终它们的特征辐射将消失。如果衰老的脉冲星是包含有正常恒星的双星系统成员，这一情况会有所改变。来自恒星的气体可以将脉冲星的自转加速到每秒几百周，并使其维系着类似于灯塔的辐射。观看动画请点击（图片提供：NASA）
来自华盛顿海军实验室的保罗·雷（Paul Ray）说：“射电天文学家在28年前发现了第一颗毫秒脉冲星。用全天射电巡天的方法来为它们定位需要大量的时间与工作，自那时起，我们一共只在银盘中找到了大约60颗这样的星体。费米为我们指明了特定的目标，这就好象是有了一份寻宝图一样。”
毫秒脉冲星是自然界中最为精准的时钟，其长期亚毫秒级的稳定性可以与人造的原子钟媲美。用全天毫秒脉冲星阵列进行的精确时变监测可能会带来第一次的引力波探测——这是长期为人追寻的爱因斯坦相对论推论。
美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔（Charlottesville）国家射电天文台的斯科特·兰森（Scott Ransom）解释说：“全球定位系统用各卫星时钟之间的时间延迟测量来确定你在地球上的方位。类似地，通过监测分布在整个天空中的一组合适的毫秒脉冲星之间的时变，我们就可能探测到引力波通过带来的累积背景。”
费米探测到的辐射源与辐射伽玛射线的任何已知天体都不相关，且并没有表现脉冲行为的迹象。然而科学家认为，许多未辨认出的辐射源可能就是脉冲星。
通过检验费米伽玛射线空间望远镜的未知辐射源表，射电搜索又找到了17颗新的毫秒脉冲星。彩色圆圈表示新的脉冲星在费米一年观测得出的全天图中的位置。大图请点击（图片提供：NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration）
为了得到射电波段更为详细的图象，雷组织了费米脉冲星搜索联盟，并征集了一些射电天文学家，他们拥有使用世界上最大的5架射电望远镜的经验——美国国家射电天文台设在西弗吉尼亚州的罗伯特·C·伯德（Robert C. Byrd）绿堤望远镜、澳大利亚的帕克斯（Parkes）天文台、法国的南塞（Nancay）射电望远镜、德国的埃菲尔斯伯格（Effelsberg）射电望远镜，以及波多黎各的阿雷西博望远镜。
通过对大约100个目标的研究，以及需要进行大量高强度计算的数据处理工作（正在进行中），发现开始倾泻而至。
作出此项发现的小组领导人兰森说：“花费了10年之久的巡天找到的此类脉冲星和我们一样多。费米告诉我们去观测哪里，这是个巨大的优势。”
4个新天体是“黑寡妇”脉冲星，由于来自再生脉冲星的辐射正在摧毁协助其自转加速的伴星，故有此名。
雷说：“一些脉冲星的质量小至木星的十倍。银盘中这类系统的已知数量翻了番，这将帮助我们更好地了解它们的演化。”
NASA的费米伽玛射线空间望远镜是天体物理学与粒子物理学的合作项目，是与能源部联合进行的，法国、德国、意大利、日本、瑞典以及美国的学术机构和合作伙伴作出了重要贡献。美国国家射电天文台是美国国家科学基金会的设施，联合大学天文研究机构根据合作协议负责天文台的运转。
