“中国天眼”发现矮脉冲族群

2023-08-21 11:06:53 来源：中国科学报收藏

(资料图)

8月18日，《自然-天文》发表了中国科学院国家天文台研究员韩金林领导的王绶琯巡天突击队的新成果，该团队利用“中国天眼”FAST成功探测并解析了脉冲星B2111+46磁层中零星雨滴般的微弱矮脉冲辐射，这种矮脉冲辐射族群是国际上其他射电望远镜难以观测的脉冲星辐射新形态，揭示了脉冲星辐射濒临熄灭时其磁层结构基本不变的物理事实。

脉冲星旋转时一般会周期性辐射出射电信号。然而，一些脉冲星辐射经常会在某些周期中完全熄灭，此现象被称为脉冲消零。其可能的物理原因包括磁层结构和辐射区的变化、脉冲星感应电势不足导致放电火花和正负电子对的级联过程不能发生、其他磁层一些区域产生的等离子体淹没了脉冲星的感应电场区域等。由于脉冲星辐射熄灭后完全没有辐射，磁层结构和物理特征很难被探测，因此脉冲消零产生的物理机制一直难以确定。

在这篇最新发表的论文中，科研人员在利用FAST进行脉冲星搜寻时通过仔细处理数据发现，一颗已知脉冲星B2111+46在原本以为的脉冲消零状态下仍然有零星暗弱且宽度很窄的脉冲，这样的脉冲被命名为矮脉冲。

之后，他们针对这颗星进行了两小时的验证观测，获取了100多个矮脉冲，它们在脉冲强度和宽度的分布上与正常脉冲有明显区别，构成一个独立的辐射族群。具有超高灵敏度的FAST对矮脉冲的精确偏振测量结果表明，与正常脉冲相比，矮脉冲辐射区域的磁层结构基本没变，但矮脉冲中高频波段流量更容易变得很强。精细测量单粒子滴辐射的反转辐射谱在过去的天文观测中相当罕见。

科研人员介绍，脉冲星B2111+46相对比较年老，已经位于脉冲星的“死亡谷”，因此脉冲消零很可能是年老脉冲星感应电势和粒子加速能量不足引起的辐射不稳定所致。脉冲星正常脉冲是在稳定加速大量带电粒子、产生大量“雷暴”粒子滴所辐射出来的，而矮脉冲则是由这颗濒临死亡的脉冲星在脆弱不稳定状态下形成的一个或少数几个粒子滴所产生的。该科研团队还在其他几颗脉冲星的脉冲消零状态中检测到少量矮脉冲。

业内专家认为，此次矮脉冲族群的发现为解决脉冲星辐射难题打开了一个新窗口，对揭示脉冲星磁层物理及其极端等离子体环境具有重要的科学意义。（甘晓）