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中國天眼發(fā)現(xiàn)脈沖星輻射新形態(tài)矮脈沖族群

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2023-08-18 11:56:30 字號：A- A A+ 來源：央視新聞客戶端

北京時間8月18日，國際科學期刊《自然·天文》發(fā)表了中國科學院國家天文臺韓金林研究員領(lǐng)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(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)電勢不足導致放電火花和正負電子對的級聯(lián)過程不能發(fā)生；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)生的物理機制一直難以確定。

FAST以超高的靈敏度解構(gòu)脈沖星B2111+46每個周期的輻射，其中第237號脈沖是一個特別的矮脈沖。

該團隊在利用FAST進行脈沖星搜尋時通過仔細處理數(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。之后科研人員針對這顆星進行了2小時的驗證觀測，獲取了一百多個矮脈沖，它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。FAST具有超高靈敏度，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得很強。精細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罕見。

脈沖星B2111+46的矮脈沖在脈沖寬度和輻射能量方面與正常脈沖明顯區(qū)隔，成為脈沖星輻射的新形態(tài)。

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的脈沖星在脆弱不穩(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。

該團隊也在其他幾顆脈沖星的“脈沖消零”狀態(tài)中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這種極靈敏的望遠鏡才能被探測到。

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)境具有重要的科學意義。
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