一個國際研究小組發現了伽馬射線的星系神秘源

二十年多年後，一個國際研究小組發現了伽馬射線的星系神秘源：一顆重中子星，其質量很低的伴星繞其旋轉。

Einstein@Home 研究小組利用在分布式公民科學項目中的大約10，000張顯卡上運行的新穎數據分析方法，通過定期脈動的伽馬射線來識別中子星，以深入搜索來自NASA的費米（Fermi）衛星的數據。令人驚訝的是，中子星在無線電波中是完全不可見的。

中子星也以超過30,000 rpm的速度繞其自身軸旋轉，使其成為最快旋轉的恆星之一。同時，它的磁場（通常在中子星中非常強）非常弱。

2014年的天文觀測使得確定雙星軌道的特性成為可能。"自1999年以來已知的伽馬射線源背後有一顆中子星，自2009年以來被認為是可能的。2014年，在用光學和X射線望遠鏡對系統進行觀測後，人們發現這是一個非常緊密的雙星系統。但迄今為止，所有對中子星的搜尋都徒勞無功，"這項研究的合著者、曼徹斯特大學喬德雷·班克天體物理學中心的科林·克拉克博士說。

為了明確證明中子星的存在，不僅必須檢測其無線電波或伽馬射線，還必須檢測其特徵脈動。中子星的旋轉導致這種規則的閃爍，類似於遠處燈塔的周期性閃爍。然後將中子星分別稱為射電或伽馬射線脈衝星。

「在像我們現在發現的雙星系統中，脈衝星被稱為'黑寡婦'，因為就像同名蜘蛛一樣，它們會吞噬伴侶，可以這麼說。」克拉克解釋說，「脈衝星利用其輻射和粒子風將其伴星蒸發，使恆星系統充滿了無法透過無線電波的等離子體。」

「這是通過曼徹斯特大學喬德雷爾銀行天體物理學中心和阿爾伯特·愛因斯坦研究所之間的合作製造的第一個蜘蛛脈衝星，但是像這樣的還有更多的蜘蛛脈衝星候選雙星形系統。我們在曼徹斯特大學喬德雷·班克天體物理學中心內的小組正在使用光學望遠鏡密切監視這些雙星系統，以查明它們的軌道周期具有伽馬射線脈動搜索所需的精確度，可以最終確定它們。我們希望這是許多此類發現中的第一個。」

得益於10,000名志願者的計算能力，今天發表在《天體物理學雜誌快報》上的這項新研究成為可能。這項國際合作將公民科學項目Einstein @ Home的巨大計算能力作為一種新穎的數據分析方法來追蹤來自NASA費米太空望遠鏡的數據中的中子星微弱的伽馬射線脈動。

志願者將計算機的圖形卡（GPU）上的空閒計算周期捐贈給Einstein @ Home。在不到兩周的時間裡，該團隊做出了一項發現，這將花費傳統計算機上幾個世紀的計算時間。

「雙星系統和位於其中心的中子星，現在稱為PSR J1653-0158，創造了新的記錄，」拉爾斯·尼德（Lars Nieder）博士解釋說（漢諾瓦阿爾伯特·愛因斯坦研究所（AEI）的學生，該研究的第一作者。），「我們發現了超重量和享元模式的銀河舞蹈。中子星的質量比我們太陽的質量稍大兩倍，它的重量非常重。它的伴星的鉛密度約為鉛的六倍，但只有鉛密度的1％。這顆『奇數對』每75分鐘繞軌道運行一次，比所有已知的類似雙星都要快。」

在確定了伽馬射線脈衝星後，研究小組搜索了它的無線電波。儘管他們使用了世界上最大、最靈敏的射電望遠鏡，包括喬德雷·班克（Jodrell Bank）的洛弗爾望遠鏡，但他們沒有找到蹤跡。因此，PSR J1653-0158成為第二個快速旋轉的脈衝星，從中看不到無線電波。有兩種可能的解釋：脈衝星沒有向地球發送任何無線電波，或者更可能的是，等離子云完全包裹了雙星系統，以致沒有無線電波到達地球。

在進一步的步驟中，他們從Advanced LIGO探測器的第一次和第二次觀測運行中搜索數據，以尋找中子星輕微變形後可能發出的引力波。再次，搜索失敗。