球状星团毫秒脉冲星统计研究

摘要：一直以来，球状星团中的毫秒脉冲星备受天文学家的密切关注，人们对银河系内球状星团中的毫秒脉冲星的研究取得了一些进展。目前已经在银河系内的28个球状星团中观测到134颗毫秒脉冲星围绕着我们的银河系运行。本文工作以已知的球状星團中的毫秒脉冲星为样本，对其种群和球状星团47 Tucance中的掩食毫秒脉冲星进行统计分析。

关键词：球状星团；毫秒脉冲星；掩食毫秒脉冲星

毫秒脉冲星是死亡的中子星在双星系统中通过吸积伴星的物质导致角动量增加而形成的“再加速脉冲星”，其周期变为毫秒量级[1]。Backer et al.（1982）在银河系发现了第一颗毫秒脉冲星PSR 1919+21（周期为1.33730119227秒）[2]。50多年以来，球状星团毫秒脉冲星的观测资料日益丰富，在我们的银河系内已经观测到的350多颗毫秒脉冲星中有134颗处于球状星团中，其大多数与另一颗星组成双星系统。

1.球状星团毫秒脉冲星

1.1 球状星团毫秒脉冲星种群

在球状星团中富含毫秒脉冲星，毫秒脉冲星主要占球状星团中所有脉冲星的90%以上，其周期不超过10毫秒。然而银河系与球状星团所观测到的脉冲星有较大差异，在除去球状星团中的脉冲星外，银河系其他所有脉冲星中有超过90%是正常脉冲星。球状星团得名于其成员星向中心聚集成团的特性，球状星团中毫秒脉冲星及双星系统较多是因为球状星团的中心区域有很高的恒星密度，星团的平均恒星密度为～0.4颗/每立方秒差距，且其核心的恒星密度更大，会增加2～3个量级[3]，在这种极致的核心密度下，恒星发生碰撞的几率非常高，恒星之间不断进行物质交换相互作用，导致的结果是形成了包含中子星的双星系统。在这些系统中，中子星通过吸积伴星的物质，质量增加而加速旋转，最终形成毫秒脉冲星。

1.2 掩食毫秒脉冲星

球状星团脉冲星种群中有一个显著的特征是存在大量的掩食毫秒脉冲星。随着国内大型望远镜的逐步建成使用，在银河系球状星团中观测到的掩食毫秒脉冲星的数量大量增加。目前已观测到数十个球状星团中有掩食毫秒脉冲星，本文以球状星团47 Tucance为例进行分析。球状星团47 Tucance是继半人马座ω之后，整个银河系中第二亮的球状星团，其中观测到的掩食毫秒脉冲星的样本最多，目前共发现6颗掩食毫秒脉冲星，其周期在2～5毫秒，轨道周期为几个小时，详细参数如表1[4]所示。PSR 0024～7204J，PSR 0024～7204P，PSR 0024～7204R，PSR 0024～7204O这四颗毫秒脉冲星的伴星质量都远远小于0.1倍的太阳质量，他们所在的双星系统类型为Black Widow系统[5]，PSR 0024～7204V和PSR 0024～7204W的伴星质量接近0.2个太阳质量，所在系统属于Redbacks系统[5]。

2.结论与讨论

球状星团特殊的环境导致其有大量毫秒脉冲星和掩食双星，但因为球状星团距离我们比较远，且毫秒脉冲星辐射的脉冲信号相当微弱，信号在星际空间中传播时会受到星际介质的影响，仍有很多样本还未被观测到。相信随着望远镜灵敏度的提高，观测技术的提升以及算法的优化，我们会发现更多的球状星团毫秒脉冲星和掩食系统，为天文学家们研究星系团的动力学、双星的演化等问题提供帮助。

参考文献：

[1]Heuvel E P J V D. Evolution of Close Binaries and the Formation of Millisecond Radio Pulsars[M]// Neutron Stars：Theory and Observation. Springer Netherlands，1991：379-394.

[2]Hewish A，Bell S J，Pilkington J D H，et al. Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source[J]. Nature，1968，217（5130）：709-713.

[3]张鹏飞. 基于Fermi-LAT数据的球状星团研究[D]. 云南大学，2016：29-20.

[4]Paulo. Pulsars in globular clusters，[Online]Available：http：//www.naic.edu/～pfreire /GCpsr. Html.

[5]Roberts M S E. New Black Widows and Redbacks in the Galactic Field[C].American Institute of Physics，2011：127-130.

作者简介：

郑娇（1992.10—），女，汉族，陕西宝鸡人，硕士研究生，从事天体物理研究。