中國(guó)天眼發(fā)現(xiàn)脈沖星輻射新形態(tài)

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貴州的那口“大鍋”又有新發(fā)現(xiàn)。利用中國(guó)天眼(FAST)，我國(guó)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)脈沖星輻射新形態(tài)——矮脈沖輻射，并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)。更重要的是，這種脈沖星輻射形態(tài)是國(guó)際上其他射電望遠(yuǎn)鏡難以觀測(cè)的。相關(guān)研究成果8月18日在線發(fā)表于《自然·天文》雜志。

一般而言，脈沖星旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)周期性地輻射出射電信號(hào)。然而，在某些周期中，有些脈沖星的輻射會(huì)完全熄滅，這種現(xiàn)象被天文學(xué)家稱為脈沖消零。“由于脈沖星輻射熄滅后，完全沒(méi)有輻射，其磁層結(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。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員韓金林坦言。

巧合的是，在利用FAST進(jìn)行脈沖星搜尋時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一顆非常特殊的脈沖星B2111+46。“我們?cè)疽詾檫@顆脈沖星已經(jīng)脈沖消零，但仔細(xì)研究卻發(fā)現(xiàn)它仍然有零星暗弱且寬度很窄的脈沖。我們稱這樣的脈沖為矮脈沖。”韓金林解釋。

緊接著，研究團(tuán)隊(duì)又對(duì)這顆脈沖星進(jìn)行了兩個(gè)小時(shí)的驗(yàn)證觀測(cè)，獲取了一百多個(gè)矮脈沖。這些脈沖在脈沖強(qiáng)度和寬度的分布上與正常脈沖有明顯的區(qū)別，它們構(gòu)成為一個(gè)獨(dú)立的輻射族群。同時(shí)，F(xiàn)AST對(duì)這些矮脈沖進(jìn)行了精確的偏振測(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(méi)有改變，但矮脈沖更容易在高頻波段流量變得很強(qiáng)。

“脈沖星B2111+46相對(duì)比較年老，已經(jīng)位于脈沖星的‘死亡谷’，因此脈沖消零的原因很可能是，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。”韓金林說(shuō)，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(lái)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。

研究團(tuán)隊(duì)還在其他幾顆脈沖星的脈沖消零狀態(tài)中也檢測(cè)到了少量矮脈沖。這種極弱輻射模式的發(fā)現(xiàn)，為研究脈沖星輻射難題打開(kāi)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。

(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)供圖)

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