最近，“慧眼”卫星团队在编号为Swift J0243.6+6124的中子星X射线双星发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线，对应超过16亿特斯拉的中子星表面磁场，继2020年直接测量到约10亿特斯拉的宇宙最强磁场之后，再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收线和宇宙最强磁场直接测量的世界记录。该项研究工作主要由中国科学院高能物理研究所与德国图宾根大学合作完成，近日在国际著名期刊《天体物理杂志通讯》在线发表。中科院高能所孔令达博士、张澍研究员、张双南研究员为论文通讯作者。
慧眼卫星观测吸积脉冲星艺术图。（中科院高能物理所供图）
此次，科研人员在对银河系内第一颗超亮X射线脉冲星Swift J0243.6+6124的爆发进行观测时，发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线，对应超过16亿特斯拉的中子星表面磁场。
“之所以要研究中子星表面磁场，是为了理解中子星的形成过程。同时，在中子星的强磁场中，我们也可以进一步研究量子电动力学等物理现象。”孔令达介绍，以前，天文学家们在银河系以外的多个星系里发现了超亮X射线脉冲星，他们推测其脉冲星的磁场强度很高，但并没有直接的测量证据。
Swift J0243.6+6124是一种中子星X射线双星系统，它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，即吸积盘。吸积盘上的物质会沿着中子星的磁力线落到中子星表面，发出强烈的X射线辐射，该辐射随着中子星的转动，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”。
过去，天文学家观测发现，X射线吸积脉冲星在X射线辐射能谱上会出现“凹陷”结构，这是X射线光子被在磁场中回旋运动的电子共振散射吸收造成的，因此将其称为“回旋吸收线”。回旋吸收线，是科学家用来直接测量中子星表面附近磁场强度的唯一方法。回旋吸收线处的能量对应的磁场强度就是中子星表面的磁场强度。
2020年，“慧眼”卫星在编号为GRO J1008-57的中子星中探测到了90千电子伏的回旋吸收线，对应10亿特斯拉的中子星表面磁场，是当时宇宙磁场直接测量的世界纪录。随后，“慧眼”团队还在另外一个中子星（1A 0535+262）的能谱上探测到了约100千电子伏的回旋吸收线。
此次“慧眼”卫星的观测结果，不仅是迄今宇宙天体磁场直接测量的最高纪录，还首次在超亮X射线吸积脉冲星中直接测量了其中子星的表面磁场。
“慧眼”卫星连续三次刷新回旋吸收线能量测量的最高纪录，表现出在探测天体高能X射线能谱方面具有国际领先的独特能力。“慧眼”卫星最早于1993年由中科院高能所李惕碚、吴枚等人提出，是我国第一颗X射线天文卫星，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。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，打开了观测黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口。“慧眼”卫星于2017年6月发射升空，今年6月，原本设计寿命为四年的“慧眼”卫星，在轨运行时间已达五周年。
据介绍，由中国科学家发起和主导的重大国际合作空间科学项目——增强型X射线时变与偏振空间天文台（eXTP）还将进一步对中子星磁场相关问题进行深入研究。
源自瞭望客户端2022.7.6版 原地址：http://page.palmtrends.com/show.php?id=Ss98dwptdwM74
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