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慧眼卫星刷新宇宙天体磁场直接测量最强纪录

2022-07-06 09:15:49 | 来源: 科技日报 | 责编: 陈晨
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慧眼卫星刷新宇宙天体磁场直接测量最强纪录

慧眼卫星观测吸积脉冲星艺术图。 中科院高能所供图

  最近,我国慧眼卫星团队在编号为Swift J0243.6+6124的中子星X射线双星中发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线,其对应的中子星表面磁场强度超过16亿特斯拉。相关研究成果在线发表于《天体物理杂志通讯》。

  “这是继2020年直接测量到约10亿特斯拉的宇宙最强磁场之后,慧眼卫星再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收线和宇宙最强磁场直接测量的世界纪录。”7月5日,在接受科技日报记者采访时,慧眼卫星首席科学家、中科院高能所研究员张双南指出。

  中子星是宇宙中磁场最强的天体,中子星X射线双星系统由中子星与其伴随恒星组成。伴随恒星的气体在中子星的强引力作用下会落向中子星,形成围绕中子星高速转动的气体盘,也就是吸积盘。吸积盘上的物质会沿着磁力线落到中子星表面,并发出强烈的X射线辐射。该辐射随着中子星的转动,会形成周期性的X射线脉冲信号,因此这类天体也被称为“X射线吸积脉冲星”。

  大量观测发现,这一类天体在X射线辐射能谱上会出现“凹陷”结构。理论认为,这是电子在磁场中回旋的电子共振散射造成的,因此这种“凹陷”结构被称为回旋吸收线,吸收线处的能量对应着磁场强度,利用该现象可以直接测量中子星表面附近的磁场强度。

  “回旋吸收线处的能量对应的磁场强度就是中子星表面的磁场强度,这是目前直接测量中子星表面磁场强度的唯一方法。”张双南说道。

  以往,天文学家在银河系以外的多个星系发现超亮X射线脉冲星,并推测该脉冲星的磁场强度很高,但他们一直没有找到直接测量证据。

  “本次发现不仅是迄今宇宙天体磁场直接测量的最高纪录,也是首次在超亮X射线源中直接测量了其中子星的表面磁场。”张双南说。

  在张双南看来,这一成果的取得离不开慧眼卫星的独特优势。慧眼卫星是我国第一颗X射线天文卫星,承载着高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器。

  “与国外的X射线卫星相比,慧眼卫星具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、观测强源没有光子堆积效应等突出优点,打开了观测黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口。”张双南说道。

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