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重点实验室在脉冲星掩食机制取得进展:首次揭示致密双星系统中等离子体的极端湍流现象
2022-05-19 20:59   审核人:   (点击: )

近日,贵州师范大学,西悉尼大学,中国科学院国家天文台,中国科学院新疆天文台,北京大学等单位的研究人员利用FAST首次探测到了致密双星系统中等离子体的极端湍流现象,为黑寡妇脉冲星的掩食机制提供了新的线索。

毫秒脉冲星是一类速旋转的中子星,其自转周期仅为几毫秒。毫秒脉冲星中有一种特殊的类型,由毫秒脉冲星和低质量恒星组成的致密双星系统,由于伴星正在被脉冲星强烈的辐射蚕食,天文学家们戏称它们为黑寡妇脉冲星。很多黑寡妇脉冲星被观测到神秘的射电信号的掩食现象。这种掩食通常被认为是由于轨道上的等离子体干扰了射电辐射的传播造成的。然而,这种等离子体的性质仍然不清楚,主要的原因之一是以前的射电望远镜缺乏灵敏度,特别是在中高频波段的射电望远镜。

世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜—500米口径球面射电望远镜(天眼)为此类研究提供了机会。贵州师范大学贵州省射电天文数据处理重点实验室的研究生白俊涛、支启军教授和西悉尼大学的代实博士,基于天眼对黑寡妇”脉冲星B1957+20的观测,与中国科学院国家天文台,中国科学院新疆天文台,北京大学等单位的研究人员对PSR B1957+20的掩食现象进行了深入研究,发现了黑寡妇脉冲星之前没有观察到的掩食新现象并揭示了其物理机制。

在此研究中,研究人员利用FAST的超高灵敏度观测数据,首次探测到了黑寡妇脉冲星B1957+20掩食区域附近的射电脉冲散射现象。而且发现越是深入掩食中心,脉冲星辐射出来的射电脉冲轮廓变得越宽,散射越强,最高达到0.2毫秒。他们的研究表明这种强散射是由于多路径传播效应造成的,并利用等离子体的极端湍流对这种效应进行了自洽解释,给出了黑寡妇”脉冲星掩食物质中存在极端湍流的第一个直接证据,表明这种等离子体湍流可能是高频(1.4 GHz)射电辐射掩食的重要机制,研究结果对快速射电暴(FRB)中观测到脉冲展宽的起源也有重要意义。

相关研究发表在国际天文学专业学术期刊《皇家天文学会月刊》(MNRAS)。文章链接:https://doi.org/10.1093/mnras/stac918

1B1957+20双星系统的艺术图。青色光束为脉冲星通过低质量伴星周围极端湍流等离子体传播的射电辐射。


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