脉冲星是高度磁化的中子星，具有快速且稳定的自转。然而，通过长时间计时观测揭示，脉冲星的自转频率可能在极短时间内（几十秒内）突然增加，该现象被称之为周期跃变。周期跃变普遍被看作为脉冲星内存在超流成分的证据，是由脉冲星中超流区域与星体（内）壳层的角动量快速交换引起的。超流涡旋与晶格的相互作用可使两者耦合，超流成分与荷电部分的解耦和重新耦合可能是观测到的周期跃变和恢复的物理机制。深入研究周期跃变，对于揭示脉冲星的内部结构及其内部动力学具有重要的意义。
来自厦门大学、中国科学院新疆天文台、中国科学院高能物理研究所研究团队联合费米伽马射线大面积望远镜（Fermi Large Area Telescope: Fermi-LAT）和帕克斯64米射电望远镜（Parkes 64 m radio telescope）对 PSR J1048−5832 (B1046−58) 近16年的观测数据进行计时分析。这不仅有效的增加了观测频次，更重要的是，可能弥补在跃变后的观测空白，从而准确的揭示跃变后短时间尺度上的恢复过程。
PSR J1048−5832 是一颗类Vela的脉冲星，其自旋周期为123.7毫秒，特征年龄为20.4 千年。这是一颗非常独特的脉冲星，能同时在射电、伽马射线和 X 射线这三个不同波段发出辐射。在漫长的观测历史中，PSR J1048−5832频繁的发生周期跃变，并且已检测到13次跃变事件。在此多波段数据集中，研究人员成功识别到五个周期跃变事件，其中一个为未报道的小跃变，这也是迄今为止该源探测到的最小跃变事件。并且，在五次跃变事件中，有三次均探测到射电积分脉冲轮廓在跃变后发生了显著变化。尽管未发现自转减慢率和轮廓之间存在相关性的证据，但窄模式中跃变后 W55（55%峰值振幅处的脉冲宽度）的突变现象表明，周期跃变可能会影响轮廓变化。这一发现为研究脉冲星表面附近辐射过程以及内部物理提供了线索。
根据上述发现，研究团队基于中子星超流动力学，通过转动惯量和跃变后恢复时间将周期跃变理论和观测数据直接联系起来，实现了对中子星内部致密物质状态方程的约束，并从脉冲星壳层星震的角度讨论了周期跃变对脉冲星辐射特性的影响。相关研究成果已发表在《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，2024，533，4274）。
该成果得到科技部SKA专项、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等的支持。下一步，研究人员将继续结合多波段观测数据对其他脉冲星的周期跃变现象进行分析，研究众多类型周期跃变事件的物理，以深入了解脉冲星结构和跃变理论。
图1. PSR J1048-5832在周期跃变前后的自转参数的演化图像，竖直的虚线为跃变发生时期，顶部括号中的数字为跃变的序号。
图2. 跃变前后归一化的射电脉冲积分轮廓和轮廓拟合。
文章链接：https://academic.oup.com/mnras/article/533/4/4274/7739183
