中新社北京7月5日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)院(中科院)7月5日發(fā)布消息說(shuō)，“慧眼”衛星團隊最近在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線(xiàn)雙星發(fā)現能量高達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)。這是繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場(chǎng)之后，“慧眼”衛星再次大幅度刷新最高能量回旋吸收線(xiàn)和宇宙最強磁場(chǎng)直接測量的世界記錄。
這項重要研究工作主要由中科院高能物理研究所(高能所)與德國圖賓根大學(xué)合作完成，成果論文近日在國際專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《天體物理雜志通訊》在線(xiàn)發(fā)表，中科院高能所孔令達博士、張澍研究員、張雙南研究員為論文通訊作者。
他們介紹說(shuō)，中子星是宇宙中具有最強磁場(chǎng)的天體，中子星X射線(xiàn)雙星系統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落向中子星，形成圍繞中子星高速轉動(dòng)的氣體盤(pán)，稱(chēng)為吸積盤(pán)。吸積盤(pán)上的物質(zhì)會(huì )沿著(zhù)中子星的磁力線(xiàn)落到中子星表面，發(fā)出強烈的X射線(xiàn)輻射，該輻射隨著(zhù)中子星的轉動(dòng)，形成周期性的X射線(xiàn)脈沖信號，因此這類(lèi)天體也被稱(chēng)為“X射線(xiàn)吸積脈沖星”。
觀(guān)測發(fā)現，這一類(lèi)天體在X射線(xiàn)輻射能譜上會(huì )出現“凹陷”結構，這是X射線(xiàn)光子被在磁場(chǎng)中回旋運動(dòng)的電子共振散射吸收造成的，被稱(chēng)為回旋吸收線(xiàn)?；匦站€(xiàn)處的能量對應的磁場(chǎng)強度就是中子星表面的磁場(chǎng)強度，這是目前直接測量中子星表面附近磁場(chǎng)強度的唯一方法。
超亮X射線(xiàn)脈沖星是X射線(xiàn)光度具有超常亮度的特殊X射線(xiàn)吸積脈沖星，以前在銀河系以外的多個(gè)星系里發(fā)現，天文學(xué)家推測其脈沖星的磁場(chǎng)強度很高，但并沒(méi)有直接測量證據。
“慧眼”衛星對銀河系內第一顆超亮X射線(xiàn)脈沖星Swift J0243.6+6124的爆發(fā)進(jìn)行了詳盡的寬能段觀(guān)測，此次在其能譜上以極高的顯著(zhù)性(大約10倍標準偏差)發(fā)現能量高達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)。這不僅是迄今宇宙天體磁場(chǎng)直接測量的最高記錄，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)。
“慧眼”衛星團隊指出，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”衛星是中國第一顆X射線(xiàn)天文衛星，在探測天體高能X射線(xiàn)能譜方面具有國際領(lǐng)先能力。此前，“慧眼”衛星2020年在編號為GRO J1008-57的中子星中探測到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)直接測量的世界記錄。隨后，“慧眼”團隊還在另外一個(gè)中子星(1A0535+262)的能譜上探測到約100千電子伏的回旋吸收線(xiàn)。(完)
