中國天眼發(fā)現(xiàn)脈沖星輻射新形態(tài)——矮脈沖族群

北京時間8月18日，國際科學(xué)期刊《自然·天文》發(fā)表了中國科學(xué)院國家天文臺韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的王綬琯巡天突擊隊的新成果，該團(tuán)隊利用中國天眼FAST成功探測并解析了一批脈沖星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)時一般會周期性地輻射出射電信號。然而，一些脈沖星經(jīng)常會在某些周期中輻射完全熄滅，此現(xiàn)象被稱為“脈沖消零”。脈沖消零的可能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、或其他磁層一些區(qū)域產(chǎn)生了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(jī)制一直難以確定。

該團(tuán)隊在利用FAST進(jìn)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。之后針對這顆星進(jìn)行了2小時的驗證觀測，獲取了一百多個矮脈沖，他們在脈沖強度和寬度的分布上與正常脈沖明顯區(qū)隔，構(gòu)成為一個獨立的輻射族群。因為FAST超高靈敏度，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)基本沒有改變，但矮脈沖中更容易在高頻波段流量變的很強。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。

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”很可能是由于年老脈沖星感應(yīng)電勢和粒子加速能量不足引起的輻射不穩(wěn)定。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。

該團(tuán)隊也在其他幾顆脈沖星的“脈沖消零”狀態(tài)中也檢測到了少量矮脈沖，這種極弱輻射模式的新狀態(tài)，只有用類似FAST極靈敏的望遠(yuǎn)鏡才能探測到。

此次矮脈沖族群的發(fā)現(xiàn)為研究脈沖星輻射難題研究打開了一個新窗口，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。

作者：吳月輝

來源： 人民日報客戶端