在南非使用MeerKAT的研究人员发现了九毫秒脉冲星，其中大部分是在罕见的，有时是不寻常的双星系统中，这是有针对性的调查的第一个结果。一个来自AEI(汉诺威)和MPIfR(波恩)的重大贡献的国际团队从NASA费米伽马射线太空望远镜的观测中选择了79个身份不明的脉冲星状源，并用MeerKAT在无线电频率上观察它们。

与以前的调查相比，将这种久经考验的方法与下一代望远镜阵列一起使用具有显着的优势。该团队发现了九颗快速旋转的中子星，其中大多数具有不寻常的特性。他们的研究发表在皇家天文学会的月刊上。

“我们的TRAPUM调查使用MeerKAT，一种相对较新且灵敏度极高的射电望远镜，以及专用的分析软件来观察一系列非常有前途的脉冲星状源，”马克斯普朗克引力物理研究所(阿尔伯特爱因斯坦研究所;AEI)和该研究的主要作者。“我们努力的回报是我们可以引以为豪的：我们发现了九颗新的毫秒脉冲星，其中一些非常不寻常。

该团队使用一种久经考验的方法来发现新的毫秒脉冲星。费米大面积望远镜目录汇编了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜八年观测的伽马射线源。该目录包含有关光源的天空位置、伽马射线的能量以及伽马射线亮度随时间变化的信息。

“我们使用机器学习方法来确定所有与已知天体无关的费米目录来源的脉冲星相似性，”克拉克解释说。“在我们确定了费米目录中最像脉冲星的来源之后，我们将目标列表缩减为那些最有可能被我们的调查检测到的来源。我们用MeerKAT观察了79个来源。

猫鼬在南方天空中提供前所未有的灵敏度

MeerKAT是一个由64个碟形天线组成的阵列，每个天线的有效直径为13.5米，位于南非卡鲁。MeerKAT对南半球的光源提供了前所未有的灵敏度，能够探测到比下一个最强大的南半球望远镜所能找到的任何光源暗淡五倍左右。

使用MeerKat(TRAPUM)大型调查项目的脉冲星和脉冲星利用这种灵敏度在天空中最有可能被发现的部分寻找新的脉冲星：球状星团，附近的星系，超新星遗迹以及在这种情况下的不明伽马射线源。这样做需要开发专用的计算硬件，将来自MeerKAT天线的数据组合成一个虚拟的大型射电望远镜，可以同时观察近500个紧密间隔的天空位置。

这项对费米源的特拉普姆调查利用了MeerKAT提供的额外灵敏度，将观测时间减少到仅10分钟，比以前在这些源中寻找脉冲星所需的一小时观测要短得多。

短距离观测有很多优点：可以在有限的观测时间内瞄准更多的来源。可以反复观测源，这增加了观测新射电脉冲星的机会，因为它们在第一次勘测过程中可能无法检测到。TRAPUM脉冲星调查对每个来源进行了两次观测。与分析较长的观测值相比，分析短观测值的计算要求较低。最后，双星系统中的轨道运动会使射电脉冲星更难探测。在短暂的观测时间内，脉冲星的运动几乎是恒定的，因此减轻了改变轨道运动的不利影响。

除了纯粹的灵敏度外，MeerKAT阵列还比其他单碟望远镜具有额外的优势。其8公里的足迹使其能够以非常高的精度精确定位新光源的位置，从而能够在其他波长下进行快速后续研究。

九颗新的毫秒脉冲星

在TRAPUM观测期间获得的大量数据中搜索脉冲星需要大量的计算能力，并且需要快速周转以释放存储空间以进行进一步的观测。

“我们在专用计算集群中的 120 个图形处理单元 (GPU) 上运行专用数据分析管道，以筛选我们的 MeerKAT 调查观察结果。我们很快发现了九毫秒脉冲星候选者，并通过额外的MeerKAT观测证实了所有这些候选者，“马克斯普朗克射电天文学研究所组长兼TRAPUM项目科学家Ewan Barr说。

“我们还可以利用MeerKAT在密集网格中对天空进行采样的能力，使用确认观测来完善天空位置，这真是太好了。这对于不同波长的后续研究非常宝贵。

紧密的脉冲星-白矮星双星

其中一项发现被称为PSR J1526-2744，后来进行了仔细研究。在双星系统中探测到这颗射电脉冲星之后，研究人员还发现了中子星的伽马射线脉动。利用所有可用的费米数据，他们可以精确地研究轨道运动并确定双星系统的性质。最有可能的是，中子星在不到五个小时的时间内与一颗轻质白矮星一起绕着共同的质心运行。这将使它成为轨道周期第二短的脉冲星-白矮星双星系统。

该团队还搜索了来自PSR J1526-2744的连续引力波。如果中子星变形，它将以两倍于其旋转频率的引力波发射。研究人员使用了来自O1，O的所有公开可用的高级LIGO数据。2和 O3运行。因为他们从伽马射线观测中确切地知道脉冲星在双星系统中的运动，研究小组实现了对引力波的最大可能搜索灵敏度。

引力波

尽管研究小组没有观察到来自PSR J1526-2744的连续引力波，但他们可以测量中子星偏离完美轴对称的程度。“我们现在知道PSR J1526−2744确实非常对称。我们表明，中子星的赤道不能偏离一个完美的圆，远远超过人类头发的宽度，“安贾娜·阿肖克(Anjana Ashok)说，他是汉诺威AEI永久独立的马克斯普朗克研究小组”连续引力波“的博士生，他领导了引力波搜索。

另外两颗脉冲星，称为PSR J1036-4353和PSR J1803-6707，是典型的“红背”脉冲星系统，由中子星和至少四分之一质量的伴星组成。随着时间的推移，这些脉冲星会蒸发并摧毁它们的同伴，因此提到了它们的蜘蛛同名澳大利亚红背蜘蛛，它们的雌性在交配后会消耗雄性。

在利用MeerKAT的独特功能快速精确地确定脉冲星位置后，天文学家在盖亚天体测量任务的恒星目录中确定了他们的同伴，并使用ESO新技术望远镜上的ULTRACAM相机通过专门的光学观测对其进行了研究。此外，他们在第一次eROSITA全天空调查的数据中发现了来自PSR J1803-6707的X射线。X射线可能源于高能脉冲星风撞击从伴星蒸发的物质，是红背系统的特征。

潜伏在目录中的脉冲星

很难可靠地估计潜伏在未相关的类似脉冲星的费米源中尚未检测到的脉冲星的数量。尽管如此，天文学家确信未来的观测可以发现更多的毫秒脉冲星。在目标列表中，有几个候选者很可能是脉冲星。然而，到目前为止，一些调查还没有发现无线电波或伽马射线脉动。新的望远镜、分析方法和反复的观测尝试有一天可能会揭示它们的脉冲星本质。随着费米观测时间的延长，潜在的源目录将会增长，更多的类似脉冲星的源将出现并成为潜在的目标。

“我们的结果只是TRAPUM对费米源调查的第一个结果，已经显示了MeerKAT的巨大潜力。借助MeerKAT和专用软件，我们不仅能够发现，而且能够快速准确地定位新的毫秒脉冲星，“克拉克说。“MeerKAT观测极大地帮助了多波长的跟踪，目录搜索和未来的观测，换句话说，可以制作毫秒脉冲星的礼物，不断给予。