脉冲星是快速旋转的中子星，有时会突然增加自转速度。这种自转速率的突然变化被称为“自转突变”，记录在Vela Pulsar中发生一个小组的一部分，结果发表在《自然》杂志上。大约5-6%的脉冲星是已知自转突变。Vela脉冲星可能是最著名的——一个非常南方的天体，它的自转速度大约是每秒11.2次，并且是1968年在澳大利亚的科学家们发现的。
Vela pulsar每秒钟大约制造11次完整的旋转，它也有一个“自转突变”。图片：X-ray: NASA/CXC/Univ of Toronto/M.Durant et al; Optical: DSS/Davide De Martin
距离1000光年，超新星发生在11000年前，大约每三年一次，这个脉冲星突然加速旋转。这些自转突变是不可预测的，而且从来没有观测到足够大的射电望远镜可以看到单个脉冲。要理解这一自转突变可能是什么，首先我们需要了解什么是脉冲星。恒星坍塌，在一个典型的恒星的一生中，有三件事会发生。一颗类似太阳大小的小恒星，会像火一样悄悄地熄灭。如果恒星足够大，就会产生超新星。在这次大规模爆炸之后，残骸将会坍塌。如果物体足够大，那么它的逃逸速度将大于光速，并形成一个黑洞。
但是如果有一个足够大的，可以变成超新星的，但又小到不能成为黑洞，就会得到中子星。引力如此之强，以至于绕着原子轨道运行的电子被迫进入原子核。它们与原子核中的质子结合形成中子。这些物体的质量大约是太阳质量的1.4倍，直径为20公里。密度极其大，一个杯子的大小就相当于珠穆朗玛峰的重量。它们也会非常迅速地旋转(随着时间的推移会逐渐减速)以及拥有一个巨大的磁场，这是地球的3万亿倍。电磁辐射从这个巨大的旋转磁铁的两端发出。现在，如果这个旋转磁体的一个磁极恰好掠过地球，就会在每次旋转的时候，在无线电波(和其他频率)中看到短暂的“闪光”。这叫做脉冲星。
2014年与塔斯马尼亚大学(University of Tasmania)的26m射电望远镜(Mount Pleasant Observatory)开展了一场认真的观察运动，目的是捕捉Vela Pulsar的自转突变。以640MB的速度收集每10秒文件的数据，每天19个小时，几乎是4年，超过3PB的数据(1 pb = 100万字节)被收集、处理和分析。2016年12月12日晚上9点36分左右，Vela亮了。浮出水面的是出乎意料的，当自转突变发生时，脉冲星错过了一个节拍。在这个“空”之前的脉冲是广泛而怪异的，从未见过或听说过。这两个脉冲后来被证明没有线性极化，这在Vela也是闻所未闻的。这就意味着这个小故障影响了来自脉冲星的强磁场。在零值之后，一列21个脉冲提前到达，其计时的方差比正常小得多——也很奇怪。
所以导致故障的原因是什么？最受支持的假设是中子星有坚硬的外壳和超流体核。外皮是慢下来的，而超流体的核心是分开的，不会慢下来。这是一个非常简单的解释。真正发生的是非常复杂的，涉及微观的超流体涡旋，从地壳的晶格中分离出来。大约三年后，核心和壳之间的旋转差异太大，核心“抓住”壳，加速壳运动。这些数据似乎表明，这一加速过程需要大约5秒钟的时间。这是理论学家们预测的更快的结果。所有这些和其他信息可以帮助我们理解所谓的“状态方程”——物质在不同的温度和压力下的表现——在一个我们无法在地球上创造的实验室里。这也让我们第一次看到了中子星内部的工作原理。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature｜来自：The Conversation
