2020年高能新聞
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慧眼衛(wèi)星直接測(cè)量到宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)
文章來(lái)源:粒子天體物理中心  2020-09-04
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  慧眼衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)X射線吸積脈沖星的詳細(xì)觀測(cè),采用直接測(cè)量的方法得出其最強(qiáng)磁場(chǎng),這是迄今為止,人類直接且非常可靠地測(cè)量到的宇宙中的最強(qiáng)磁場(chǎng)。該結(jié)果于2020810日在國(guó)際著名期刊Astrophysical Journal lettersApJL)上發(fā)表。 

  20178月,科研人員利用慧眼衛(wèi)星對(duì)X射線吸積脈沖星GRO J100857的一次暴發(fā)活動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)觀測(cè),首次在其X射線能譜中以高于20倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的高置信度(注:科學(xué)界確認(rèn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)一般是5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差>20倍標(biāo)準(zhǔn)偏差)在90千電子伏特(keV)附近發(fā)現(xiàn)了一條回旋吸收線。根據(jù)理論推斷,該回旋吸收線對(duì)應(yīng)的中子星表面磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)約10億特斯拉,比目前地球?qū)嶒?yàn)室中能夠產(chǎn)生的幾十特斯拉的最強(qiáng)磁場(chǎng)高幾千萬(wàn)倍。該項(xiàng)研究工作主要由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所(高能所)與德國(guó)圖賓根大學(xué)(The University of Tübingen)合作完成。 

  中子星是宇宙中具有最強(qiáng)磁場(chǎng)的天體。中子星X射線雙星系統(tǒng)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(qiáng)引力作用下落向中子星,形成了圍繞中子星高速轉(zhuǎn)動(dòng)的氣體盤,稱為吸積盤。如果磁場(chǎng)較強(qiáng),吸積盤上的等離子體將沿著磁力線落到中子星表面,并發(fā)出強(qiáng)烈的X射線輻射。由于中子星的轉(zhuǎn)動(dòng),X射線發(fā)射區(qū)隨之旋轉(zhuǎn),形成周期性的X射線脈沖信號(hào),因此這類天體也被稱為“X射線吸積脈沖星”。大量觀測(cè)發(fā)現(xiàn),這一類天體在X射線輻射能譜上會(huì)出現(xiàn)“凹陷”結(jié)構(gòu),理論認(rèn)為這是電子在磁場(chǎng)中回旋共振散射造成的,因此被稱為回旋吸收線,吸收線處的能量對(duì)應(yīng)著磁場(chǎng)強(qiáng)度,利用該現(xiàn)象可以直接測(cè)量中子星表面附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 

  慧眼衛(wèi)星承載高能X射線望遠(yuǎn)鏡、中能X射線望遠(yuǎn)鏡和低能X射線望遠(yuǎn)鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器,觀測(cè)能區(qū)為1-250 keV。與國(guó)外的X射線衛(wèi)星相比,慧眼衛(wèi)星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時(shí)間分辨率高、探測(cè)死時(shí)間很小、觀測(cè)強(qiáng)源沒(méi)有光子堆積效應(yīng)等突出優(yōu)點(diǎn),因此具有探測(cè)高能量的回旋吸收線的獨(dú)特能力。  

  慧眼衛(wèi)星是我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星,最早于1993年由高能所李惕碚、吳枚等人提出,20176月發(fā)射升空。中科院高能所負(fù)責(zé)衛(wèi)星有效載荷、地面應(yīng)用系統(tǒng)和科學(xué)研究工作,航天科技集團(tuán)公司五院為衛(wèi)星總體單位,清華大學(xué)為衛(wèi)星有效載荷和地面應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)合承研單位,參加慧眼衛(wèi)星工程的還有中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、北京師范大學(xué)等。 

  文章鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abac05/pdf

吸積脈沖星藝術(shù)圖(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

慧眼衛(wèi)星藝術(shù)圖 (項(xiàng)目組提供)


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