一組天文學(xué)家利用 FAST 望遠鏡（中國天眼）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特的輻射狀態(tài)，通常表現(xiàn)出罕見的反向光譜。研究表明，這些脈沖有助于揭開脈沖星輻射過程和脈沖星磁層內(nèi)極端等離子體條件的神秘面紗。

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

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

(資料圖)

脈沖星通常會發(fā)射周期性的無線電信號。然而，一些較老的脈沖星偶爾會在特定時間內(nèi)停止發(fā)射，這種現(xiàn)象被稱為"脈沖無效"。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結(jié)構(gòu)和輻射區(qū)域的變化而無法產(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。

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

沒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，要確定其磁層的物理狀態(tài)非常具有挑戰(zhàn)性。

PSR B2111+46 是一顆相對較老的脈沖星，科學(xué)家們早就知道這顆脈沖星的輻射經(jīng)常會在一段時間內(nèi)處于無效狀態(tài)。然而，在 2020 年 8 月 24 日、8 月 26 日和 9 月 17 日偶然觀測到這顆脈沖星時，卻在普通的無效期檢測到了數(shù)十個異常微弱、非常窄的脈沖--這在以前是沒有觀測到的。

為了驗證這種新的發(fā)射狀態(tài)，研究人員于2022年3月8日再次對這顆脈沖星進行了兩個小時的觀測。該研究的第一作者陳雪博士說："最后，我們挑選出了175個這樣窄而弱的脈沖。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。資料來源：NAOC

矮脈沖的性質(zhì)

標準的單個脈沖是通過脈沖星磁極附近規(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脆弱間隙中成對產(chǎn)生的一個或幾個粒子"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)出罕見的反向頻譜，即它們在更高的射電頻率上有更強的發(fā)射，而這種情況很少能在如此顯著的時間尺度上從天文來源中探測到。"除了FAST，其他射電望遠鏡很難測量到這種矮脈沖的特性，"韓教授說，"對這種新的矮脈沖群的測量顯示，即使在輻射幾乎停止的情況下，脈沖星輻射的磁場結(jié)構(gòu)也保持不變。"

"事實上，從其他幾顆脈沖星中也探測到了數(shù)量較少的矮脈沖，"該研究的共同第一作者嚴毅說。"對這樣的矮脈沖群進行詳細研究，可以揭開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)。"

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