“中國天眼”發現矮脈沖族群

(資料圖)

本報訊（記者甘曉）8月18日，《自然-天文》發表了中國科學院國家天文臺研究員韓金林領導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，揭示了脈沖星輻射瀕臨熄滅時其磁層結構基本不變的物理事實。

脈沖星旋轉時一般會周期性輻射出射電信號。然而，一些脈沖星輻射經常會在某些周期中完全熄滅，此現象被稱為脈沖消零。其可能的物理原因包括磁層結構和輻射區的變化、脈沖星感應電勢不足導致放電火花和正負電子對的級聯過程不能發生、其他磁層一些區域產生的等離子體淹沒了脈沖星的感應電場區域等。由于脈沖星輻射熄滅后完全沒有輻射，磁層結構和物理特征很難被探測，因此脈沖消零產生的物理機制一直難以確定。

在這篇最新發表的論文中，科研人員在利用FAST進行脈沖星搜尋時通過仔細處理數據發現，一顆已知脈沖星B2111+46在原本以為的脈沖消零狀態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別，構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果表明，與正常脈沖相比，矮脈沖輻射區域的磁層結構基本沒變，但矮脈沖中高頻波段流量更容易變得很強。精細測量單粒子滴輻射的反轉輻射譜在過去的天文觀測中相當罕見。

科研人員介紹，脈沖星B2111+46相對比較年老，已經位于脈沖星的“死亡谷”，因此脈沖消零很可能是年老脈沖星感應電勢和粒子加速能量不足引起的輻射不穩定所致。脈沖星正常脈沖是在穩定加速大量帶電粒子、產生大量“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定狀態下形成的一個或少數幾個粒子滴所產生的。該科研團隊還在其他幾顆脈沖星的脈沖消零狀態中檢測到少量矮脈沖。

業內專家認為，此次矮脈沖族群的發現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境具有重要的科學意義。

相關論文信息：

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

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