“慧眼”卫星再次创下直接测量宇宙最强磁场新纪录

kongc 2022年7月5日15:59:07快讯评论52阅读模式

“慧眼”卫星再次创下直接测量宇宙最强磁场新纪录

中子星是宇宙中磁场最强的天体,探测其X射线能谱的回旋吸收线是目前直接测量中子星表面磁场的唯一方法。近日,“慧眼”卫星团队在中子星X射线双星中发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线,对应的中子星表面磁场超过16亿特斯拉。继2020年直接测量宇宙最强磁场约10亿特斯拉后,最高能量回旋吸收线和宇宙最强磁场直接测量的世界纪录再次被大幅刷新。这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,并于近日发表在国际学术期刊《天体物理学杂志通讯》上。

中子星的X射线双星系统由中子星及其伴星组成。伴随恒星的气体在中子星的强大引力作用下落到中子星上,形成一个围绕中子星高速旋转的气体盘,称为吸积盘。吸积盘上的物质会沿着中子星的磁力线落在中子星表面,发出强烈的X射线辐射,随着中子星的旋转形成周期性的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”。发现这类天体在X射线辐射能谱中有一个“凹形”结构,这是由于磁场中的电子共振散射对X射线光子的吸收造成的,称为回旋吸收线。回旋吸收线处能量对应的磁场强度就是中子星表面的磁场强度,这是目前唯一可以直接测量中子星表面附近磁场强度的方法。

超X射线脉冲星是一种特殊的X射线吸积脉冲星,具有非常高的X射线光度。它们以前在银河系以外的许多星系中被发现过。天文学家推测其脉冲星的磁场强度非常高,但没有直接的测量证据。“慧眼”卫星对银河系第一颗超亮X射线脉冲星的爆发进行了详细的宽带观测。

这次在其能谱中发现了能量为146千伏的回旋吸收线,对应的中子星表面磁场超过16亿特斯拉。这不仅是直接测量宇宙天体磁场的最高记录,也是首次在超亮X射线源中直接测量其中子星的表面磁场。此外,研究团队还首次从观测中直接证明了中子星除了双极偶极磁场之外,还有更复杂的不对称磁场结构。

慧眼卫星是中国第一颗X射线天文卫星。它携带三种科学载荷和空间环境监测器,即高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。观测能量范围为1-250keV。与国外X射线卫星相比,慧眼卫星具有许多突出的优势,如覆盖能量带广、高能X射线波段有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间短、观测强源无光子积累效应等。,为观测黑洞和中子星硬X射线的快光变和能谱打开了新的窗口。“慧眼”卫星连续三次创下回旋吸收线最高能量测量记录,显示了其在探测天体高能X射线能谱方面独特的国际领先能力。

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