中國科學(xué)家領(lǐng)銜發(fā)現(xiàn)脈沖星自轉(zhuǎn)狀態(tài)突變致星風(fēng)云亮度變化

　　脈沖星及脈沖星風(fēng)云系統(tǒng)的示意圖，中間的橙色部分代表脈沖星(僅為示意繪制，天體大小不反映實(shí)際比例)。

　　記者27日從中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所葛明玉副研究員、盧方軍研究員帶領(lǐng)的國際合作研究小組最新發(fā)現(xiàn)：位于大麥哲倫云星系中編號為 PSR B0540-69 的脈沖星，在自轉(zhuǎn)減速率突然變大之后的一年多時間里，其星風(fēng)云的X射線亮度逐漸增加了相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

　　這是天文學(xué)家第一次觀測到脈沖星自轉(zhuǎn)狀態(tài)突變導(dǎo)致脈沖星風(fēng)云亮度變化的現(xiàn)象，為研究脈沖星自轉(zhuǎn)減速機(jī)制、脈沖星磁場結(jié)構(gòu)以及脈沖星風(fēng)云的基本物理性質(zhì)提供了重要的觀測依據(jù)。由中國科學(xué)家領(lǐng)銜的這一重要天文發(fā)現(xiàn)成果相關(guān)論文，已獲國際權(quán)威期刊《自然·天文學(xué)》在線發(fā)表。

　　脈沖星是高速轉(zhuǎn)動的強(qiáng)磁場中子星，是大質(zhì)量恒星壽命晚期發(fā)生超新星爆發(fā)的過程中形成的，其半徑只有 10 千米左右，而典型磁場約為一萬億高斯，相當(dāng)于地球磁場的兩萬億倍。根據(jù)脈沖星經(jīng)典輻射理論，高速自轉(zhuǎn)的脈沖星通過磁偶極輻射釋放能量，同時自轉(zhuǎn)減慢。但越來越多的理論家認(rèn)為，高速旋轉(zhuǎn)的磁場也會產(chǎn)生以接近光速向外運(yùn)動的星風(fēng)，這是導(dǎo)致脈沖星自轉(zhuǎn)減慢的主要原因。脈沖星風(fēng)和周圍環(huán)境作用，會形成空間尺度為幾光年(地球到太陽距離的十萬倍左右)的脈沖星風(fēng)云，著名的蟹狀星云就是這樣一個脈沖星風(fēng)云。

　　2011 年 12 月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)脈沖星 PSR B0540-69 的自轉(zhuǎn)減速率突然增加約 36%，然后保持穩(wěn)定。此前，雖然在多顆脈沖星中也觀測到這類脈沖星自轉(zhuǎn)減速率突變的現(xiàn)象，但與之不同的是，PSR B0540-69 脈沖星在自轉(zhuǎn)減速率突變后，并沒有表現(xiàn)出脈沖輻射特征的顯著變化，其起因成為未解之謎。

　　中科院高能所牽頭的國際合作研究小組通過分析多顆X射線天文衛(wèi)星對 PSR B0540-69 的觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在該脈沖星發(fā)生自轉(zhuǎn)減慢速率突變之后，圍繞在其周圍的脈沖星風(fēng)云的亮度在約 400 天內(nèi)逐漸增加了 32±8%，與該脈沖星自轉(zhuǎn)減速率的突變幅度相當(dāng)。對比分析 PSR B0540-69 脈沖輻射和星風(fēng)云輻射的特性，研究組認(rèn)為，導(dǎo)致脈沖星自轉(zhuǎn)減慢率突變的主要原因是脈沖星磁極區(qū)域的磁場升高。由于磁極區(qū)域磁場的變化和星風(fēng)的強(qiáng)度直接相關(guān)，但對X射線脈沖輻射區(qū)的影響不大，因此可以合理地解釋所有的觀測現(xiàn)象。

　　研究小組最新發(fā)表的這一重要天文發(fā)現(xiàn)成果，首次在觀測上建立了從脈沖星自轉(zhuǎn)減速率突變，星風(fēng)增強(qiáng)到星風(fēng)云變亮的時間和邏輯關(guān)系，也證明星風(fēng)是導(dǎo)致該脈沖星自轉(zhuǎn)變慢的主要原因。同時，星風(fēng)云增亮的時標(biāo)還表明，星風(fēng)云中的磁場為約 0.8 毫高斯，這個直接測量值與之前在能量均分假設(shè)下推算的數(shù)值相當(dāng)。
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