球状星团中的脉冲星
球状星团堪称星系之内恒星最为密集的区域。这些主要分布在星系晕中的天体，核心区域的恒星密度甚至比星系盘还要高上数个数量级，这样的环境自然为恒星之间的相互作用提供了温床。而毫秒脉冲星（MSP）的起源理论认为，这些飞速旋转的星球大抵是吸积伴星物质加速的老年“回收”中子星。星团中的条件显然宜于密近双星系统的形成，这样一来，在球状星团中搜索脉冲星（特别是毫秒脉冲星）也就成为顺理成章的事情了。
到现在为止，天文学家已经在将近30个球状星团中找到了差不多150颗脉冲星。与总数早已超过2500颗的脉冲星相比，这样的数字貌似不值得一提。但是这中间却的确有一大半都是场星中较为罕见的毫秒脉冲星，总数占据了已知MSP的三分之一以上，足见搜索思路的正确性。
球状星团Terzan 5的光学影像，之上标出了其中已知脉冲星的位置。图片提供：B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); GBO/AUI/NSF; NASA/ESA Hubble, F. Ferraro
当前已知拥有脉冲星数量最多的星团是位于银河系核球区域的Terzan 5，总质量相当于200万个太阳，金属丰度也是河内球状星团中最高的一个。这个星团的核心很小，宽度只有半个秒差距，所以这里在每立方秒差距的空间内足足挤下了上百万倍于太阳的物质。至少有近40颗脉冲星生活于此，其中毫秒脉冲星的数量达到了34颗以上，实在让人惊叹。成员脉冲星数量仅次于Terzan 5的星团还有拥有20余颗的杜鹃47、拥有十余颗的M28……
对于球状星团来说，发现几颗像毫秒脉冲星这样通过吸取密近伴星物质积累角动量，从而实现转速提升的星体早已不算新闻了。星团既然为奇特脉冲星系统的形成准备了得天独厚的条件，因此在其内发现脉冲星的历史同时也是脉冲星记录被刷新的历史。Terzan 5中的PSR J1748–2446ad是已知转速最快的脉冲星，脉冲周期只有1.4毫秒。如果轨道参数估计正确，那么NGC 6440B中的PSR J1748-2021B就是已知最重的中子星，质量高达太阳的2.74倍。由脉冲星与普通恒星组成的双星系统固然不足为奇，像M4中的老牌脉冲星PSR B1620-26最终被发现身处三合星中、M15中的PSR B2127+11C实为双中子星才算够味。看上去球状星团中的脉冲星存在无数的可能性，日后还会有怎样的奇特系统浮出水面，大家不妨充分放飞想象力。什么双毫秒脉冲星、毫秒脉冲星+黑洞……一切皆有可能。
艺术家笔下的毫秒脉冲星PSR J1748–2446ad，它身处一对食双星中，两星大约每26小时相互绕转一周。
研究球状星团中的脉冲星，主要目标有二：一是借助这些样本来探索中子星本身，包括物态方程、辐射物理，以及特殊脉冲星的形成机制等等，同毫秒脉冲星相关的话题更是其中的主流。与场星中的毫秒脉冲星相比，星团成员花样多、数量多，更可能经历多次的“回收利用”过程，演化路径或许相当复杂。
如前文所述，很大一批极端脉冲星都存在于星团中，它们一次次地为人们带来了独特的机遇。如根据转速最快或质量最大的那些样本，可以限制高压高密物质的形式；后者还带来了有关前身大质量星的线索；毫秒脉冲星的伴星形式则暗示了系统中吸积和角动量转移的历史；如果某颗脉冲星拥有多波段辐射，还能充当探讨星体磁层以及辐射物理过程的好帮手……在这种情况下，球状星团不过是发挥着样本库的作用。
另一个目标则是依靠大批的脉冲星来揭秘星团自身的结构、运动、演化甚至是磁场。在可见光下，像Terzan 5这样的银心星团受尘埃遮挡严重，它的相当一部分性质正是经由庞大的脉冲星族群探明的。脉冲星的运动还可以用于判断星团的引力场；而辐射的色散行为是团内介质密度的表征。此外根据已知脉冲星的性质，还可以预言同一星团内未知脉冲星的数量和分布。
基于此，球状星团也就成了脉冲星搜索的理想场所。前阵本人在参与FAST望远镜试观测期间，就与同事选择了多个球状星团作为待测目标，以图验证其中的已有脉冲星，或是尝试寻找新目标。相信已知的星团脉冲星很可能只是冰山一角，还有更多高速自转的小小星球潜藏在其他星团中等待被人认识。
参考资料
[1] Pulsars in Globular Clusters
[2] Hessels, J. W. T. et al. 2015, Proceedings of Advancing Astrophysics with the Square Kilometre Array (AASKA14), 9 -13 June, 2014, Giardini Naxos, Italy
