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慧眼卫星直接测量到宇宙最强磁场
2020-09-04|文章来源:粒子天体物理中心 |【
 

  慧眼卫星团队通过对X射线吸积脉冲星的详细观测,采用直接测量的方法得出其最强磁场,这是迄今为止,人类直接且非常可靠地测量到的宇宙中的最强磁场。该结果于2020810日在国际著名期刊Astrophysical Journal lettersApJL)上发表。 

  20178月,科研人员利用慧眼卫星对X射线吸积脉冲星GRO J100857的一次暴发活动进行了详细观测,首次在其X射线能谱中以高于20倍标准偏差的高置信度(注:科学界确认科学发现的标准一般是5倍标准偏差>20倍标准偏差)在90千电子伏特(keV)附近发现了一条回旋吸收线。根据理论推断,该回旋吸收线对应的中子星表面磁场强度高达约10亿特斯拉,比目前地球实验室中能够产生的几十特斯拉的最强磁场高几千万倍。该项研究工作主要由中国科学院高能物理研究所(高能所)与德国图宾根大学(The University of Tübingen)合作完成。 

  中子星是宇宙中具有最强磁场的天体。中子星X射线双星系统由中子星与其伴随恒星组成,伴随恒星的气体在中子星的强引力作用下落向中子星,形成了围绕中子星高速转动的气体盘,称为吸积盘。如果磁场较强,吸积盘上的等离子体将沿着磁力线落到中子星表面,并发出强烈的X射线辐射。由于中子星的转动,X射线发射区随之旋转,形成周期性的X射线脉冲信号,因此这类天体也被称为“X射线吸积脉冲星”。大量观测发现,这一类天体在X射线辐射能谱上会出现“凹陷”结构,理论认为这是电子在磁场中回旋共振散射造成的,因此被称为回旋吸收线,吸收线处的能量对应着磁场强度,利用该现象可以直接测量中子星表面附近的磁场强度。 

  慧眼卫星承载高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器,观测能区为1-250 keV。与国外的X射线卫星相比,慧眼卫星具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间很小、观测强源没有光子堆积效应等突出优点,因此具有探测高能量的回旋吸收线的独特能力。  

  慧眼卫星是我国第一颗X射线天文卫星,最早于1993年由高能所李惕碚、吴枚等人提出,20176月发射升空。中科院高能所负责卫星有效载荷、地面应用系统和科学研究工作,航天科技集团公司五院为卫星总体单位,清华大学为卫星有效载荷和地面应用系统联合承研单位,参加慧眼卫星工程的还有中科院国家空间科学中心、北京师范大学等。 

  文章链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abac05/pdf

吸积脉冲星艺术图(图片来源于网络)

慧眼卫星艺术图 (项目组提供)


 
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