“慧眼”衛星再次刷新直接測量宇宙最強磁場(chǎng)紀錄
中國科學(xué)院高能物理研究所供圖
本報北京7月5日電 (記者吳月輝)“慧眼”衛星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線(xiàn)雙星發(fā)現了能量高達146千電子伏的回旋吸收線(xiàn),對應超過(guò)16億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng),再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收線(xiàn)和宇宙最強磁場(chǎng)直接測量的世界紀錄。該項研究工作主要由中國科學(xué)院高能物理研究所與德國圖賓根大學(xué)合作完成,近日在國際著(zhù)名期刊《天體物理雜志通訊》在線(xiàn)發(fā)表。
中子星是宇宙中具有最強磁場(chǎng)的天體,對其X射線(xiàn)能譜的回旋吸收線(xiàn)的探測是目前直接測量中子星表面磁場(chǎng)的唯一方法。此次發(fā)現,不僅是迄今宇宙天體磁場(chǎng)直接測量的最高紀錄,而且也首次在超亮X射線(xiàn)源中直接測量了其中子星的表面磁場(chǎng)。
通常認為,中子星的表面磁場(chǎng)結構復雜,既有延展范圍很大的偶極磁場(chǎng),也有局限于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。以前各種間接方法只能估算延展較遠的中子星偶極磁場(chǎng)。本次“慧眼”衛星直接測量到Swift J0243.6+6124的表面磁場(chǎng)強度,比通過(guò)間接方法給出的偶極磁場(chǎng)強度高大約一個(gè)數量級,說(shuō)明其對應于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。這是首次從觀(guān)測上直接證明中子星除兩極對稱(chēng)的偶極磁場(chǎng)外,的確具有更加復雜的非對稱(chēng)磁場(chǎng)結構。
“慧眼”衛星是我國第一顆X射線(xiàn)天文衛星,承載高能X射線(xiàn)望遠鏡、中能X射線(xiàn)望遠鏡和低能X射線(xiàn)望遠鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監測器。與國外的X射線(xiàn)衛星相比,“慧眼”衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線(xiàn)能段的有效面積最大、時(shí)間分辨率高、探測死時(shí)間很小、觀(guān)測強源沒(méi)有光子堆積效應等突出優(yōu)點(diǎn),打開(kāi)了觀(guān)測黑洞、中子星硬X射線(xiàn)快速光變和能譜研究的新窗口。
2020年,“慧眼”衛星在編號為GRO J1008—57的中子星中探測到了90千電子伏的回旋吸收線(xiàn),對應10億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng),是當時(shí)宇宙磁場(chǎng)直接測量的世界紀錄。隨后,“慧眼”團隊還在另外一個(gè)中子星的能譜上探測到了約100千電子伏的回旋吸收線(xiàn)。“慧眼”衛星連續3次刷新回旋吸收線(xiàn)能量測量的最高紀錄,表現出在探測天體高能X射線(xiàn)能譜方面具有國際領(lǐng)先的獨特能力。
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