之江实验室天文计算研究中心周登科博士、中国科学院国家天文台王培副研究员和李菂研究员等人利用“中国天眼”FAST在球状星团M15中发现了两颗长周期脉冲星。
这一突破性研究成果于北京时间2024年2月27日在知名学术期刊《中国科学：物理学 力学 天文学》 （SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy）上在线发表。
论文地址
DOI：
https://doi.org/10.1007/s11433-023-2362-x
http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-023-2362-x
一直以来，球状星团都是天文学家们的研究热点。在球状星团中，已经有大量的毫秒脉冲星被发现，这些毫秒脉冲星被普遍认为是老年脉冲星通过吸积伴星重新获取角动量而形成的。但球状星团中是否有更多未经历吸积或者只经历部分吸积过程的长周期脉冲星，一直是一个悬而未决的问题。
由于信号较弱且易受长时间积分导致的红噪声影响，长周期脉冲星探测极具挑战性。
周登科、王培和李菂等人使用了一种新的长周期脉冲星搜索方案。
首先，通过模拟和量化分析，他们系统地评估了红噪声数据脉冲星搜索的灵敏度，为球状星团脉冲星的搜索提供了有价值的指导方案。在此基础上，利用模拟结果精心选择了适当的参数，从而有效去除了数据中的红噪声干扰。进一步，他们运用快速折叠算法，对FAST观测的多个球状星团巡天公开数据进行了详尽深入的搜索。
经过不懈努力，研究团队终于在球状星团M15中取得了突破性的发现——两颗长周期脉冲星，并分别命名为M15K（周期约为1.9秒）和M15L（周期约为3.9秒）。
通过计时观测，研究团队还进一步分析了这两颗脉冲星的性质，发现它们的磁场也是球状星团中最高的。这些结果表明它们可能源自双星吸积过程的中断，从而进一步证实了球状星团脉冲星演化的多样性。
这一发现不仅补全了球状星团长周期脉冲星搜索的缺失环节，而且为理解球状星团星族演化和分类提供了新线索，也为天文学界研究球状星团和脉冲星提供了新的思路和方法。
“在这篇论文的研究中并未特别考虑可能出现在双星系统中的长周期脉冲星，下一步，我将修正双星多普勒效应后再搜索球状星团中的长周期脉冲星，提升搜索的完备性。”论文第一作者周登科表示，
“由于计算量会成几何量级上升，我将通过智能计算来加速整个搜索过程，包括训练甄别多普勒效应相位漂移图像的AI模型，提升计算速度。”
在研究团队的进一步挖掘下，另有13颗新的长周期脉冲星已被发现（公布网址：http://groups.bao.ac.cn/ism/CRAFTS/202310/t20231030_762168.html）。这些发现将为天文学家探索宇宙奥秘提供更多的线索和可能性，对于理解宇宙中这些神秘天体的起源和演化过程具有重要意义。
图 1
左图：脉冲星M15K的证认图。从上到下分别是使用周期约为1.928秒折叠得到的未消色散的频率-相位图、使用色散量66.5pc·cm
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消色散的频率-相位图、脉冲轮廓图以及时间-相位图。右图：脉冲星M15L的证认图。从上到下分别是使用周期约为3.961秒折叠得到的未消色散的频率-相位图、使用色散量66.1pc·cm
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消色散的频率-相位图、脉冲轮廓图以及时间-相位图。数据来自FAST于MJD 59204对M15的观测。
