中國天眼發現脈沖星輻射新形態——矮脈沖族群

北京時間8月18日，國際科學期刊《自然·天文》發表了中國科學院國家天文臺韓金林研究員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地輻射出射電信號。然而，一些脈沖星經常會在某些周期中輻射完全熄滅，此現象被稱為“脈沖消零”。脈沖消零的可能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、或其他磁層一些區域產生了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。

該團隊在利用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。之后針對這顆星進行了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隔，構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有改變，但矮脈沖中更容易在高頻波段流量變的很強。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。

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”很可能是由于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。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。

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

此次矮脈沖族群的發現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境具有重要的科學意義。

作者：吳月輝

來源： 人民日報客戶端