中國天文學家在脈衝星中探測到巨大脈衝

脈衝星的射電輻射現象表現出多樣性，其中一種罕見的現像被稱為巨脈衝。巨脈衝是指能量非常高的短時標爆發現象，它們的能量可以超過平均脈衝能量的幾十甚至成百上千倍，其持續時間最短可達納秒量級。根據光速圓柱磁場強度（B lc），發射巨脈衝的脈衝星可以分為兩類：第一類，B lc大約是10^6 G，包括年輕脈衝星和毫秒脈衝星，典型的脈衝寬度為微秒甚至納秒；第二類，B lc是10到100G，包含巨脈衝寬度為幾毫秒的中等年齡的脈衝星。至今僅在十六顆脈衝星中探測到了巨脈衝，雖然樣本較少，但對於揭示射電脈衝星的輻射機制具有重要價值。借助於短時標的巨脈衝觀測，可以了解磁層中相干單元的基本尺度、相對論粒子的能量和密度分佈等特徵。

新疆天文台脈衝星組博士生孫盛楠等研究人員通過分析澳洲帕克斯（Parkes）射電望遠鏡觀測數據，運用脈衝能量分佈及偏振分析的方法發現PSR J1047-6709中存在弱和亮兩種輻射態，並首次在亮態中探測到七十五個巨脈衝。這些巨脈衝的寬度與第二類巨脈衝類似，然而PSR J1047-6709的光速圓柱磁場強度卻明顯大於中等年齡脈衝星。通過對數據的擬合發現，弱態的脈衝能量遵循高斯分佈，而亮態的脈衝能量遵循冪律分佈，這意味著兩種狀態的輻射機制不同。研究人員進一步開展了偏振分析，發現PSR J1047-6709在兩個不同輻射態中的磁層幾何結構相同，這說明可能是磁層場中粒子流的改變導致了這顆源不同輻射狀態間的變化。相關偏振研究還發現，巨脈衝與亮態下其它脈衝的偏振特性相似，表明這兩類脈衝可能有著相同的物理起源，這對理解巨脈衝的物理起源至關重要。

【圖、文：節錄自中國科學院新疆天文台2021年3月30日新聞公佈】研究全文刊登在2020年12月11日出版的英國《皇家天文學會月報》