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中国天眼首次发现脉冲星的新辐射状态:矮脉冲

科学探索万象经验2023-08-18

中国科学院国家天文台的科学家利用500米口径球面射电望远镜(FAST)发现并研究了一种新的脉冲星辐射状态,揭示了脉冲星磁层中未知的物理过程。

我们都知道,脉冲星是一种特殊的恒星,它们是由大质量恒星在爆发成超新星后留下的致密核心。脉冲星有很强的磁场和很快的自转,所以它们会在空间中发出周期性的射电信号,就像一盏灯塔一样。这些信号被我们的射电望远镜接收到后,就可以形成一个脉冲轮廓,也就是每个周期内信号强度随时间变化的曲线。不同的脉冲星有不同的脉冲轮廓,有些很宽,有些很窄,有些很复杂,有些很简单。这些脉冲轮廓反映了脉冲星辐射区域的形状和位置,以及我们观测到它们的角度。

那么,脉冲星是怎么产生这些射电信号的呢?这是一个很复杂也很有趣的问题。我们目前认为,脉冲星辐射是由高能粒子在磁场线上运动时产生的。这些粒子是从脉冲星两极附近的极点区域产生的,它们是由强烈的电场将原子核和电子从表面剥离,并使之成对产生正负电子而形成的。这些粒子在磁场线上加速运动时,会发出同步辐射或曲率辐射,这就是我们看到的射电信号。这些信号会随着脉冲星自转而扫过我们的视线,所以我们就可以看到周期性的脉冲。

但是,并不是所有的脉冲星都能持续地发出稳定的信号。有些老年脉冲星会经常出现一段时间没有信号或者信号很弱的情况,这种情况就叫做“停波”。为什么会出现停波呢?可能是因为在某些条件下,极点区域不能产生足够多的粒子来维持辐射,或者是因为磁场结构或辐射区域发生了变化,或者是因为其他地方产生了大量的等离子体而影响了辐射过程。但是,我们不太清楚停波时期脉冲星磁层中到底发生了什么,因为我们没有办法测量它们没有辐射时候的物理状态。