“中國天眼”發(fā)現(xiàn)矮脈沖族群

(資料圖)

本報(bào)訊（記者甘曉）8月18日，《自然-天文》發(fā)表了中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員韓金林領(lǐng)導(dǎo)的王綬琯巡天突擊隊(duì)的新成果，該團(tuán)隊(duì)利用“中國天眼”FAST成功探測(cè)并解析了脈沖星B2111+46磁層中零星雨滴般的微弱矮脈沖輻射，這種矮脈沖輻射族群是國際上其他射電望遠(yuǎn)鏡難以觀測(cè)的脈沖星輻射新形態(tài)，揭示了脈沖星輻射瀕臨熄滅時(shí)其磁層結(jié)構(gòu)基本不變的物理事實(shí)。

脈沖星旋轉(zhuǎn)時(shí)一般會(huì)周期性輻射出射電信號(hào)。然而，一些脈沖星輻射經(jīng)常會(huì)在某些周期中完全熄滅，此現(xiàn)象被稱為脈沖消零。其可能的物理原因包括磁層結(jié)構(gòu)和輻射區(qū)的變化、脈沖星感應(yīng)電勢(shì)不足導(dǎo)致放電火花和正負(fù)電子對(duì)的級(jí)聯(lián)過程不能發(fā)生、其他磁層一些區(qū)域產(chǎn)生的等離子體淹沒了脈沖星的感應(yīng)電場(chǎng)區(qū)域等。由于脈沖星輻射熄滅后完全沒有輻射，磁層結(jié)構(gòu)和物理特征很難被探測(cè)，因此脈沖消零產(chǎn)生的物理機(jī)制一直難以確定。

在這篇最新發(fā)表的論文中，科研人員在利用FAST進(jìn)行脈沖星搜尋時(shí)通過仔細(xì)處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，一顆已知脈沖星B2111+46在原本以為的脈沖消零狀態(tài)下仍然有零星暗弱且寬度很窄的脈沖，這樣的脈沖被命名為矮脈沖。

之后，他們針對(duì)這顆星進(jìn)行了兩小時(shí)的驗(yàn)證觀測(cè)，獲取了100多個(gè)矮脈沖，它們?cè)诿}沖強(qiáng)度和寬度的分布上與正常脈沖有明顯區(qū)別，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的輻射族群。具有超高靈敏度的FAST對(duì)矮脈沖的精確偏振測(cè)量結(jié)果表明，與正常脈沖相比，矮脈沖輻射區(qū)域的磁層結(jié)構(gòu)基本沒變，但矮脈沖中高頻波段流量更容易變得很強(qiáng)。精細(xì)測(cè)量單粒子滴輻射的反轉(zhuǎn)輻射譜在過去的天文觀測(cè)中相當(dāng)罕見。

科研人員介紹，脈沖星B2111+46相對(duì)比較年老，已經(jīng)位于脈沖星的“死亡谷”，因此脈沖消零很可能是年老脈沖星感應(yīng)電勢(shì)和粒子加速能量不足引起的輻射不穩(wěn)定所致。脈沖星正常脈沖是在穩(wěn)定加速大量帶電粒子、產(chǎn)生大量“雷暴”粒子滴所輻射出來的，而矮脈沖則是由這顆瀕臨死亡的脈沖星在脆弱不穩(wěn)定狀態(tài)下形成的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)粒子滴所產(chǎn)生的。該科研團(tuán)隊(duì)還在其他幾顆脈沖星的脈沖消零狀態(tài)中檢測(cè)到少量矮脈沖。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，此次矮脈沖族群的發(fā)現(xiàn)為解決脈沖星輻射難題打開了一個(gè)新窗口，對(duì)揭示脈沖星磁層物理及其極端等離子體環(huán)境具有重要的科學(xué)意義。

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https://doi.org/10.1038/s41550-023-02056-z

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