中子星可能正在捕获原始黑洞

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这颗磁星是一颗高度磁化的中子星。这幅艺术家的插图展示了一个磁星的爆发。快速旋转并发出辐射的中子星被称为脉冲星，而特定的脉冲星在银河系的核心是罕见的。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

据《今日宇宙》（Carolyn Collins Petersen）：银河系的核心有一个缺失的脉冲星问题。天文学家多年来一直试图对此进行解释。其中一个更有趣的想法来自欧洲的一个天文学家团队，并引用了暗物质、中子星和原始黑洞（PBH）。

意大利的里雅斯特国际高等研究学院的天文学家Roberto Caiozzo领导了一个小组，研究缺失的脉冲星问题。他在一封电子邮件中写道：“我们在这个内部区域没有观察到任何类型的脉冲星（除了磁星PSR J1745-2900）。”。

“这被认为是由于技术限制，但对磁星的观测似乎表明情况并非如此。”这颗磁星围绕银河系核心黑洞人马座A*运行。

该团队研究了脉冲星没有出现在核心的其他可能原因，并仔细观察了磁星的形成以及中子星的破坏。他们研究的一个有趣的想法是中子星对原始黑洞的蚕食。

该团队通过提出这样一个问题来探索脉冲星缺失的问题：中子星原始黑洞的自相残杀能否解释银河系核心缺乏被探测到的毫秒脉冲星？让我们看看这个谜团中的主要参与者，看看这是否会发生。

中子星、脉冲星和小黑洞，哦，我的

理论表明，原始黑洞是在宇宙大爆炸后的最初几秒钟产生的。Caiozzo指出：“人们还不知道PBH的存在，但它们似乎可以解释一些重要的天体物理现象。”他指出，超大质量黑洞似乎在宇宙的早期就存在，并认为它们可能是这些怪物的种子。

如果有PHB，即将推出的Nancy Grace Roman望远镜可能会帮助找到它们。天文学家预测，它们可能存在于一系列质量中，从大头针的质量到大约100000太阳的质量。它们中间可能有一个中间范围，即所谓的“星形质量”PBH。天文学家认为最后这些是暗物质候选者。

暗物质约占宇宙的27%，但除了表明PBH可能是暗物质含量的一部分外，天文学家仍然不知道它到底是什么。在我们的星系核心似乎确实有大量的暗物质。然而，它还没有被直接观察到，所以它的存在是推断出来的。它与那些中端PBH有关吗？没有人知道。

在这个神秘的脉冲星失踪事件中，第三个参与者是中子星。它们是一颗质量在10到25太阳质量之间的超巨星死亡后留下的巨大的、颤动的中子球。中子星一开始非常热（在1000万K的范围内），随着时间的推移会冷却。

它们一开始旋转得很快，而且确实会产生磁场。一些发射辐射束（通常在射频中），当它们旋转时，这些辐射束表现为发射的“脉冲”。这为它们赢得了“脉冲星”的绰号。具有极强磁场的中子星被称为“磁星”

缺失的脉冲星问题

天文学家在银河系核心寻找脉冲星，但没有取得多大成功。一次又一次的调查在星系核心的内部25秒差距内没有发现射电脉冲星。为什么？Caizzo和他的合著者在他们发布在arXiv预印本服务器上的论文中表示，磁星的形成和影响脉冲星形成的中子星的其他破坏并不能准确解释银河系核心中没有这些物体。

“有效的磁星形成可以解释这一点（因为它们的寿命较短），”他说，“但没有理论上的理由期待这一点。另一种可能性是脉冲星以其他方式被破坏。”

通常，破坏发生在双星系统中，其中一颗恒星的质量比另一颗更大，并爆炸成超新星。另一颗恒星可能会爆炸，也可能不会爆炸。有些东西可能会把它完全踢出系统。幸存的中子星变成了一颗“被破坏”的脉冲星。它们不容易被观测到，这可以解释无线电探测的缺乏。

如果伴星没有被踢出去，后来膨胀起来，它的物质就会被中子星吸走。这会使中子星自转并影响磁场。如果第二颗恒星留在系统中，它稍后会爆炸并成为中子星。结果是一颗双星中子星。这种破坏可能有助于解释为什么银河系核心似乎没有脉冲星。

利用原始黑洞捕获解释缺失的脉冲星

Caizzo的团队决定使用毫秒脉冲星的二维模型——也就是旋转速度极快的脉冲星——来研究星系核中原始黑洞被捕获的可能性。

这个过程是这样的：一颗毫秒脉冲星以某种方式与一个质量小于一颗恒星的原始黑洞相互作用。最终，中子星（具有足够强大的引力来吸引PBH）捕获了黑洞。一旦发生这种情况，PBH就会下沉到中子星的核心。在核心内部，黑洞开始吸积来自中子星的物质。

最终，只剩下一个质量与原始中子星大致相同的黑洞。如果发生这种情况，这可能有助于解释银河系内部秒差距中缺乏脉冲星的原因。

这会发生吗？该团队研究了中子星捕获多溴联苯的可能速率。他们还计算了给定中子星坍塌的可能性，并评估了星系核中脉冲星的破坏率。如果不是所有被破坏的脉冲星都是或曾经是双星系统的一部分，那么中子星对PBH的捕获将成为解释核心缺乏脉冲星的另一种方式。但是，它在现实中发生了吗？

缺失的脉冲星张力仍在继续

Caizzo说，事实证明，这种同类相残并不能解释脉冲星缺失的问题。他说：“我们发现，在我们目前的模型中，PBH无法破坏这些物体，但这只是考虑了我们简化的两体相互作用模型。”。它并不排除PHB的存在，只是在特定的情况下，这种捕获不会发生。

那么，还有什么需要检查的呢？如果核心中有PHB，并且它们正在合并，那么还没有人看到它们。但是，银河系的中心是一个繁忙的地方。许多尸体聚集在中央的parsecs。你必须计算所有这些物体在这么小的空间里相互作用的效果。“多体动力学”问题必须考虑其他相互作用，以及PBH的动力学和捕获。

天文学家希望利用PBH中子星合并来解释星系核心缺乏脉冲星观测的原因，需要更好地了解拟议的观测结果和更大数量的脉冲星。

该团队认为，未来对Sgr A*附近的老中子星的观测可能非常有用。它们将有助于对核心中PBH的数量设定更严格的限制。此外，了解这些PBH的质量将是有用的，因为下端的PBH（小行星质量类型）可能会有非常不同的相互作用。