天文学家利用 12 架望远镜，包括欧洲南方天文台（ESO）的望远镜，破译了脉冲星 PSR J1023+0038 的奇特行为。这颗脉冲星在两种亮度模式之间快速交替，以突然爆发的方式喷射物质，导致了明暗变化。这一突破涉及全面的观测和分析，增强了我们对脉冲星动力学的了解，并为今后利用欧洲南方天文台的超大望远镜等先进望远镜发现脉冲星奠定了基础。
通过对包括欧洲南方天文台（ESO）三个设施在内的 12 台地面和太空望远镜的广泛天文研究，天文学家发现了脉冲星（一种超高速旋转的死星）的奇特行为。据了解，这个神秘的天体几乎不断地在两种亮度模式之间切换，直到现在这还是一个谜。但天文学家现在发现，脉冲星在极短的时间内突然喷射出的物质是造成这种奇特切换的原因。
纽约大学阿布扎比分校研究员、意大利国家天体物理研究所（INAF）下属研究员玛丽亚-克里斯蒂娜-巴格里奥（Maria Cristina Baglio）说："我们目睹了非同寻常的宇宙事件，在数十秒的极短时间内，从一个以难以置信的高速旋转的小型致密天体中向太空发射出大量物质，类似于'宇宙炮弹'。"她是最近发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上论文的第一作者。
脉冲星是一种快速旋转的磁星，会向太空发射一束电磁辐射。当它旋转时，这束射线横扫整个宇宙--就像灯塔的光束扫描周围环境一样--当它与地球的视线相交时，就会被天文学家探测到。这使得从我们的星球上看这颗恒星的亮度出现脉冲变化。
PSR J1023+0038，简称 J1023，是一种行为怪异的特殊脉冲星。它位于大约 4500 光年外的六分仪星座，紧紧地围绕着另一颗恒星运行。在过去的十年里，这颗脉冲星一直在积极地从这颗伴星上吸取物质，这些物质在脉冲星周围聚集成一个圆盘，并慢慢地向脉冲星坠落。
这幅艺术家印象图展示了脉冲星 PSR J1023+0038 从它的伴星上窃取气体的过程。这些气体聚集在脉冲星周围的圆盘中，慢慢地向脉冲星坠落，最终以狭窄的喷流形式排出。此外，还有一股粒子风从脉冲星上吹走，这里用一团非常小的点表示。这股风与下坠的气体发生碰撞，将其加热，使系统发出耀眼的 X 射线、紫外线和可见光。最终，这些高温气体沿着喷流被排出，脉冲星又回到了最初较暗的状态，周而复始。据观测，这颗脉冲星每隔几秒或几分钟就会在这两种状态之间不停地切换。资料来源：ESO/M.
自从物质积累过程开始后，扫描光束几乎消失了，脉冲星开始不停地在两种模式之间切换。在"高"模式下，脉冲星发出明亮的 X 射线、紫外线和可见光；而在"低"模式下，脉冲星在这些频率下的亮度较暗，并发出更多的无线电波。脉冲星可以在每种模式下停留几秒或几分钟，然后在几秒钟内切换到另一种模式。迄今为止，天文学家一直对这种切换感到困惑。
西班牙巴塞罗那空间科学研究所研究员、论文共同第一作者弗朗切斯科-科蒂-泽拉蒂（Francesco Coti Zelati）说："为了了解这颗脉冲星的行为，我们开展了史无前例的观测活动，动用了十几台最先进的地面和星载望远镜。这次活动包括欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）和欧洲南方天文台的新技术望远镜（NTT）（探测可见光和近红外线），以及阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA），欧洲南方天文台是该阵列的合作伙伴。在 2021 年 6 月的两个晚上，他们观测到该系统在高低模式之间进行了 280 多次切换。"
"我们发现，模式切换源于脉冲星风（吹离脉冲星的高能粒子流）与流向脉冲星的物质之间错综复杂的相互作用，"隶属于 INAF 的科蒂-泽拉提（Coti Zelati）说。
在低模式下，流向脉冲星的物质以垂直于圆盘的狭窄喷流形式被排出。渐渐地，这些物质越积越接近脉冲星，当这种情况发生时，它就会被脉冲星吹出的风击中，导致物质升温。这个系统现在处于高模式，在 X 射线、紫外线和可见光下发出耀眼的光芒。最终，脉冲星通过喷流带走了这些热物质。随着圆盘中热物质的减少，系统发出的亮度也会降低，从而切换回低速模式。
虽然这一发现揭开了 J1023 奇怪行为的神秘面纱，但天文学家们仍然需要从研究这一独特的系统中学到很多东西，而欧洲南方天文台的望远镜将继续帮助天文学家们观测这颗奇特的脉冲星。特别是目前正在智利建造的欧洲南方天文台的超大望远镜（ELT），它将为 J1023 的开关机制提供前所未有的视角。
"ELT 将使我们能够深入了解脉冲星周围流入物质的丰度、分布、动态和能量如何受到模式切换行为的影响，"INAF 布雷拉天文台研究主任、本研究的共同作者 Sergio Campana 总结说。