一組天文學(xué)家利用 FAST 望遠(yuǎn)鏡（中國(guó)天眼）從脈沖星 PSR B2111+46 中發(fā)現(xiàn)了"矮脈沖"。與常規(guī)的脈沖星發(fā)射不同，這些微弱、狹窄的脈沖代表了一種獨(dú)特的輻射狀態(tài)，通常表現(xiàn)出罕見(jiàn)的反向光譜。研究表明，這些脈沖有助于揭開(kāi)脈沖星輻射過(guò)程和脈沖星磁層內(nèi)極端等離子體條件的神秘面紗。

(資料圖)

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），從一顆明亮的脈沖星PSR B2111+46中探測(cè)到了獨(dú)特的"矮脈沖"，并對(duì)射電輻射進(jìn)行了前所未有的詳細(xì)研究，探測(cè)了磁層中的未知物理學(xué)。

這項(xiàng)研究成果今天（8 月 17 日）發(fā)表在《自然-天文學(xué)》雜志上。

脈沖星通常會(huì)發(fā)射周期性的無(wú)線電信號(hào)。然而，一些較老的脈沖星偶爾會(huì)在特定時(shí)間內(nèi)停止發(fā)射，這種現(xiàn)象被稱為"脈沖無(wú)效"。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是磁層中由于不利條件或磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)和輻射區(qū)域的變化而無(wú)法產(chǎn)生粒子。另外，粒子產(chǎn)生的區(qū)域也可能被其他地方產(chǎn)生的等離子體所淹沒(méi)。

由FAST探測(cè)到的PSR B2111+46磁層中來(lái)自雷暴和粒子雨滴的脈沖射電發(fā)射。資料來(lái)源：NAOC

沒(méi)有脈沖星輻射的確切原因仍然不明。當(dāng)脈沖星的輻射被抑制時(shí)，要確定其磁層的物理狀態(tài)非常具有挑戰(zhàn)性。

PSR B2111+46 是一顆相對(duì)較老的脈沖星，科學(xué)家們?cè)缇椭肋@顆脈沖星的輻射經(jīng)常會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)處于無(wú)效狀態(tài)。然而，在 2020 年 8 月 24 日、8 月 26 日和 9 月 17 日偶然觀測(cè)到這顆脈沖星時(shí)，卻在普通的無(wú)效期檢測(cè)到了數(shù)十個(gè)異常微弱、非常窄的脈沖--這在以前是沒(méi)有觀測(cè)到的。

為了驗(yàn)證這種新的發(fā)射狀態(tài)，研究人員于2022年3月8日再次對(duì)這顆脈沖星進(jìn)行了兩個(gè)小時(shí)的觀測(cè)。該研究的第一作者陳雪博士說(shuō)："最后，我們挑選出了175個(gè)這樣窄而弱的脈沖。據(jù)陳博士介紹，這種脈沖在脈沖寬度和能量方面與普通脈沖不同，因此被命名為"矮脈沖"。"

來(lái)自脈沖星B2111+46的矮脈沖在脈沖寬度和輻射能量上與普通脈沖有明顯的不同，這表明脈沖星的輻射狀態(tài)與普通脈沖星不同。資料來(lái)源：NAOC

矮脈沖的性質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)脈沖是通過(guò)脈沖星磁極附近規(guī)則形成的間隙中廣泛放電產(chǎn)生的粒子"雷暴"來(lái)發(fā)射輻射的，而矮脈沖則是由這顆瀕臨死亡的脈沖星的一個(gè)脆弱間隙中成對(duì)產(chǎn)生的一個(gè)或幾個(gè)粒子"雨滴"產(chǎn)生的。

這些零星、微弱、狹窄的脈沖構(gòu)成了一種獨(dú)立于正常脈沖的新輻射狀態(tài)，而且這種脈沖通常表現(xiàn)出罕見(jiàn)的反向頻譜，即它們?cè)诟叩纳潆婎l率上有更強(qiáng)的發(fā)射，而這種情況很少能在如此顯著的時(shí)間尺度上從天文來(lái)源中探測(cè)到。"除了FAST，其他射電望遠(yuǎn)鏡很難測(cè)量到這種矮脈沖的特性，"韓教授說(shuō)，"對(duì)這種新的矮脈沖群的測(cè)量顯示，即使在輻射幾乎停止的情況下，脈沖星輻射的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)也保持不變。"

"事實(shí)上，從其他幾顆脈沖星中也探測(cè)到了數(shù)量較少的矮脈沖，"該研究的共同第一作者嚴(yán)毅說(shuō)。"對(duì)這樣的矮脈沖群進(jìn)行詳細(xì)研究，可以揭開(kāi)一些未知脈沖星輻射處理的奧秘，并揭示脈沖星磁層中的極端等離子體狀態(tài)。"