可观测Universe第24章 PSR J17482446ad

PSR J1748-2446ad（中子星） · 描述：已知自转最快的脉冲星 · 身份：位于人马座球状星团Terzan 5中的毫秒脉冲星距离地球约18000光年 · 关键事实：每秒自转716次比家用搅拌机转速还快其表面赤道速度高达光速的24%。

PSR J1748-2446ad：宇宙中最狂飙的“旋转灯塔”（第一篇） 引言：当宇宙的“钟摆”快到突破想象 在银河系的深处有一座由百万颗年老恒星组成的“宇宙堡垒”——人马座球状星团Terzan 5。

这里没有新生恒星的璀璨光芒没有超新星爆发的剧烈闪光却藏着宇宙中最极致的“旋转奇迹”：一颗每秒自转716次的脉冲星其赤道表面的速度高达光速的24%比家用搅拌机的叶片转速快100倍比地球自转快上千万倍。

它叫PSR J1748-2446ad人类已知自转最快的天体一颗把“角动量”玩到极致的中子星。

当我们用射电望远镜捕捉到它那每秒716次的脉冲信号时我们听到的不是普通的“宇宙滴答”而是极端物理条件下物质与引力的终极博弈——一颗直径仅20公里的天体如何在旋转中抗拒解体如何在亿万年的时光里保持如此疯狂的自转？ 这篇文章将带你走进PSR J1748-2446ad的世界：从脉冲星的基本逻辑讲起到它在Terzan 5星团中的诞生再到它挑战人类对中子星物态、引力与时间的认知。

这不是一次对“快速旋转天体”的简单介绍而是一场对“宇宙极端环境”的深度探访——我们会发现这颗“最快脉冲星”的秘密藏着理解中子星、球状星团乃至宇宙演化的钥匙。

一、从“灯塔效应”到“毫秒脉冲星”：脉冲星的底层逻辑 要理解PSR J1748-2446ad必须先回到脉冲星的本质——宇宙中的“旋转灯塔”。

1.1 脉冲星的诞生：超新星的“遗产” 1932年苏联物理学家列夫·朗道（Lev Landau）预言宇宙中存在一种“致密星体”：质量与太阳相当体积极小（类似城市大小）密度高达每立方厘米1亿吨——这就是后来被称为“中子星”的天体。

1967年剑桥大学的乔斯林·贝尔（Jocelyn Bell）和安东尼·休伊什（Antony Hewish）首次观测到脉冲星：一种发出周期性射电脉冲的天体周期短至几毫秒长至几秒。

脉冲星的本质是中子星其“脉冲”来自磁轴与自转轴的错位：中子星拥有极强的磁场（通常是太阳的10^12倍）磁场线像“灯塔的光束”一样沿着磁轴方向发射同步辐射或曲率辐射。

当中子星自转时这些辐射束会周期性地扫过地球就像灯塔的光每隔一段时间照亮海面——我们观测到的“脉冲”其实是中子星磁轴旋转的“投影”。

1.2 毫秒脉冲星：“被回收”的慢转星 并非所有脉冲星都像PSR J1748-2446ad这么快。

年轻脉冲星（如蟹状星云脉冲星诞生于1054年超新星爆发）的自转周期通常在0.01到10秒之间磁场极强（10^12高斯）。

但随着时间推移脉冲星会通过“磁偶极辐射”损失角动量自转逐渐减慢——就像旋转的陀螺慢慢停下来。

但有一类脉冲星例外：毫秒脉冲星（Millisecond PulsarMSP）它们的自转周期短至几毫秒（千分之一秒）磁场却弱得多（10^8到10^10高斯）。

这些“快转星”的秘密在于“回收”过程：它们原本是缓慢旋转的老年脉冲星后来捕获了一颗伴星（通常是白矮星或中子星）通过吸积伴星的物质获得角动量自转被“加速”到毫秒级。

球状星团是毫秒脉冲星的“温床”。

这些由百万颗年老恒星组成的密集星团中恒星之间的距离很近（有时只有几光天）潮汐力容易将伴星撕裂并捕获。

据估计Terzan 5星团中藏着超过200颗毫秒脉冲星——而PSR J1748-2446ad是其中“转得最快的一个”。

二、Terzan 5：孕育“最快脉冲星”的宇宙堡垒 要理解PSR J1748-2446ad的诞生必须先走进它的“家”——人马座球状星团Terzan 5。

2.1 球状星团的“年老与密集” 球状星团是银河系中最古老的天体之一形成于宇宙早期（约120亿年前）。

它们由引力束缚的大量恒星组成形状接近球形直径从几十到几百光年不等。

Terzan 5位于人马座距离地球约光年是银河系内质量最大的球状星团之一——包含约100万颗恒星总质量约为太阳的100万倍。

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