“中國天眼”發(fā)現(xiàn)矮脈沖族群

(資料圖)

本報訊（記者甘曉）8月18日，《自然-天文》發(fā)表了中國科學(xué)院國家天文臺研究員韓金林領(lǐng)導(dǎo)的王綬琯巡天突擊隊的新成果，該團隊利用“中國天眼”FAST成功探測并解析了脈沖星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鏡難以觀測的脈沖星輻射新形態(tài)，揭示了脈沖星輻射瀕臨熄滅時其磁層結(jié)構(gòu)基本不變的物理事實。

脈沖星旋轉(zhuǎn)時一般會周期性輻射出射電信號。然而，一些脈沖星輻射經(jīng)常會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)電勢不足導(dǎo)致放電火花和正負(fù)電子對的級聯(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，因此脈沖消零產(chǎn)生的物理機制一直難以確定。

在這篇最新發(fā)表的論文中，科研人員在利用FAST進行脈沖星搜尋時通過仔細(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，他們針對這顆星進行了兩小時的驗證觀測，獲取了100多個矮脈沖，它們在脈沖強度和寬度的分布上與正常脈沖有明顯區(qū)別，構(gòu)成一個獨立的輻射族群。具有超高靈敏度的FAST對矮脈沖的精確偏振測量結(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。精細(xì)測量單粒子滴輻射的反轉(zhuǎn)輻射譜在過去的天文觀測中相當(dāng)罕見。

科研人員介紹，脈沖星B2111+46相對比較年老，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)下形成的一個或少數(shù)幾個粒子滴所產(chǎn)生的。該科研團隊還在其他幾顆脈沖星的脈沖消零狀態(tài)中檢測到少量矮脈沖。

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新窗口，對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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