脈沖星是快速旋轉的中子星，有時會突然增加自轉速度。這種自轉速率的突然變化被稱為“自轉突變”，記錄在Vela Pulsar中發生一個小組的一部分，結果發表在《自然》雜志上。大約5-6%的脈沖星是已知自轉突變。Vela脈沖星可能是最著名的——一個非常南方的天體，它的自轉速度大約是每秒11.2次，并且是1968年在澳大利亞的科學家們發現的。
Vela pulsar每秒鐘大約制造11次完整的旋轉，它也有一個“自轉突變”。圖片：X-ray: NASA/CXC/Univ of Toronto/M.Durant et al; Optical: DSS/Davide De Martin
距離1000光年，超新星發生在11000年前，大約每三年一次，這個脈沖星突然加速旋轉。這些自轉突變是不可預測的，而且從來沒有觀測到足夠大的射電望遠鏡可以看到單個脈沖。要理解這一自轉突變可能是什么，首先我們需要了解什么是脈沖星。恒星坍塌，在一個典型的恒星的一生中，有三件事會發生。一顆類似太陽大小的小恒星，會像火一樣悄悄地熄滅。如果恒星足夠大，就會產生超新星。在這次大規模爆炸之后，殘骸將會坍塌。如果物體足夠大，那么它的逃逸速度將大于光速，并形成一個黑洞。
但是如果有一個足夠大的，可以變成超新星的，但又小到不能成為黑洞，就會得到中子星。引力如此之強，以至于繞著原子軌道運行的電子被迫進入原子核。它們與原子核中的質子結合形成中子。這些物體的質量大約是太陽質量的1.4倍，直徑為20公里。密度極其大，一個杯子的大小就相當于珠穆朗瑪峰的重量。它們也會非常迅速地旋轉(隨著時間的推移會逐漸減速)以及擁有一個巨大的磁場，這是地球的3萬億倍。電磁輻射從這個巨大的旋轉磁鐵的兩端發出。現在，如果這個旋轉磁體的一個磁極恰好掠過地球，就會在每次旋轉的時候，在無線電波(和其他頻率)中看到短暫的“閃光”。這叫做脈沖星。
2014年與塔斯馬尼亞大學(University of Tasmania)的26m射電望遠鏡(Mount Pleasant Observatory)開展了一場認真的觀察運動，目的是捕捉Vela Pulsar的自轉突變。以640MB的速度收集每10秒文件的數據，每天19個小時，幾乎是4年，超過3PB的數據(1 pb = 100萬字節)被收集、處理和分析。2016年12月12日晚上9點36分左右，Vela亮了。
浮出水面的是出乎意料的，當自轉突變發生時，脈沖星錯過了一個節拍。在這個“空”之前的脈沖是廣泛而怪異的，從未見過或聽說過。這兩個脈沖后來被證明沒有線性極化，這在Vela也是聞所未聞的。這就意味著這個小故障影響了來自脈沖星的強磁場。在零值之后，一列21個脈沖提前到達，其計時的方差比正常小得多——也很奇怪。
所以導致故障的原因是什么？最受支持的假設是中子星有堅硬的外殼和超流體核。外皮是慢下來的，而超流體的核心是分開的，不會慢下來。這是一個非常簡單的解釋。真正發生的是非常復雜的，涉及微觀的超流體渦旋，從地殼的晶格中分離出來。大約三年后，核心和殼之間的旋轉差異太大，核心“抓住”殼，加速殼運動。
這些數據似乎表明，這一加速過程需要大約5秒鐘的時間。這是理論學家們預測的更快的結果。所有這些和其他信息可以幫助我們理解所謂的“狀態方程”——物質在不同的溫度和壓力下的表現——在一個我們無法在地球上創造的實驗室里。這也讓我們第一次看到了中子星內部的工作原理。
博科園-科學科普｜參考期刊：Nature｜來自：The Conversation
