慧眼衛(wèi)星刷新宇宙天體磁場直接測量最強紀(jì)錄

慧眼衛(wèi)星觀測吸積脈沖星藝術(shù)圖。 中科院高能所供圖

最近，我國慧眼衛(wèi)星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星中發(fā)現(xiàn)了能量高達146千電子伏的回旋吸收線，其對應(yīng)的中子星表面磁場強度超過16億特斯拉。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《天體物理雜志通訊》。

“這是繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場之后，慧眼衛(wèi)星再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收線和宇宙最強磁場直接測量的世界紀(jì)錄?！?月5日，在接受科技日報記者采訪時，慧眼衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院高能所研究員張雙南指出。

中子星是宇宙中磁場最強的天體，中子星X射線雙星系統(tǒng)由中子星與其伴隨恒星組成。伴隨恒星的氣體在中子星的強引力作用下會落向中子星，形成圍繞中子星高速轉(zhuǎn)動的氣體盤，也就是吸積盤。吸積盤上的物質(zhì)會沿著磁力線落到中子星表面，并發(fā)出強烈的X射線輻射。該輻射隨著中子星的轉(zhuǎn)動，會形成周期性的X射線脈沖信號，因此這類天體也被稱為“X射線吸積脈沖星”。

大量觀測發(fā)現(xiàn)，這一類天體在X射線輻射能譜上會出現(xiàn)“凹陷”結(jié)構(gòu)。理論認為，這是電子在磁場中回旋的電子共振散射造成的，因此這種“凹陷”結(jié)構(gòu)被稱為回旋吸收線，吸收線處的能量對應(yīng)著磁場強度，利用該現(xiàn)象可以直接測量中子星表面附近的磁場強度。

“回旋吸收線處的能量對應(yīng)的磁場強度就是中子星表面的磁場強度，這是目前直接測量中子星表面磁場強度的唯一方法?！睆堧p南說道。

以往，天文學(xué)家在銀河系以外的多個星系發(fā)現(xiàn)超亮X射線脈沖星，并推測該脈沖星的磁場強度很高，但他們一直沒有找到直接測量證據(jù)。

“本次發(fā)現(xiàn)不僅是迄今宇宙天體磁場直接測量的最高紀(jì)錄，也是首次在超亮X射線源中直接測量了其中子星的表面磁場。”張雙南說。

在張雙南看來，這一成果的取得離不開慧眼衛(wèi)星的獨特優(yōu)勢?；垩坌l(wèi)星是我國第一顆X射線天文衛(wèi)星，承載著高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監(jiān)測器。

“與國外的X射線衛(wèi)星相比，慧眼衛(wèi)星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間分辨率高、觀測強源沒有光子堆積效應(yīng)等突出優(yōu)點，打開了觀測黑洞、中子星硬X射線快速光變和能譜研究的新窗口?！睆堧p南說道。（記者 陸成寬）