自1967年脉冲星的首次发现至1970年,仅短短三年时间内,天文学家们就已经观测到这些天体的平均自行速度异常高。随着对脉冲星的持续研究和观测,科学家们惊讶地发现,有些超高速脉冲星甚至能够达到每秒1000公里以上的速度,并且这种现象在不断增加中。这一谜团长期困扰着天文学界,他们提出了多种理论来解释这一现象,但包括超新星前身星内部对流不稳定、磁偶极偏心辐射、中微子-核子散射及中微子振荡等模型都存在其局限性。
近日,一组科研人员由新疆天文台星系宇宙学团队中的博士研究生李正带领,其余成员则是来自不同机构的一批专家,他们共同提出了一个新的解释——中子星内部的中微子火箭模型。在这个模型下,澳大利亚国立天文台(ATNF)提供了关于超高速脉冲星自行速度的大量数据,这为他们提供了分析这一问题所需的宝贵资料。
根据物理学中的电磁弱相互统一理论,即Weinberg-Salam理论,当中子的轨道做回旋运动时,它会发出电子和光子。但是单个中子的回旋运动产生出的效应远远不足以解释这些高速度脉冲星的情况。然而,在中子星核心区域形成了一种特殊结构——超流区,这里由紧密结合成Cooper对形式存在的二元粒子的集合体进行回旋运动,并且它们也能产生类似的电子和光子的发射过程。
通过精确计算,科学家们发现这些Cooper对所发出的电子与光子的数目显著超过了单个自由中的数量。此外,这些粒子的发射还具有明显方向上的非对称性。当这样的粒束从一个特定的方向喷出时,由于动量守恒原理,它们携带走去的一部分动量将被反向传递给源头,即这颗快速转动并拥有强烈磁场的小型恒星本身,从而使得它获得额外加速,从而进一步增强其自行速度。
此外,该模型预测对于那些周期较长、转速较慢的小型恒在更快地减慢其自转,因为它们需要更多时间才能完成一次完整循环,以便让同样的位移导致相同数量级上的排列变化,而标准情况下小型恒在减慢自身自转主要依赖于它周围空间环境造成力作用引起某种程度上角度变换,使得该行为与标准情况有所区别。此项研究成果已发表在《Astrophysical Journal》杂志上,其通讯作者包括彭秋教授。