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慧眼衛星直接測量到宇宙最強磁場
2020-09-04|文章来源:粒子天体物理中心 |【
 

  慧眼衛星團隊通過對X射線吸積脈沖星的詳細觀測,采用直接測量的方法得出其最強磁場,這是迄今爲止,人類直接且非常可靠地測量到的宇宙中的最強磁場。該結果于2020810日在國際著名期刊Astrophysical Journal lettersApJL)上發表。 

  20178月,科研人員利用慧眼衛星對X射線吸積脈沖星GRO J100857的一次暴發活動進行了詳細觀測,首次在其X射線能譜中以高于20倍標准偏差的高置信度(注:科學界確認科學發現的標准一般是5倍標准偏差>20倍標准偏差)在90千電子伏特(keV)附近發現了一條回旋吸收線。根據理論推斷,該回旋吸收線對應的中子星表面磁場強度高達約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信发在线(信发在线)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強磁場的天體。中子星X射線雙星系統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引力作用下落向中子星,形成了圍繞中子星高速轉動的氣體盤,稱爲吸積盤。如果磁場較強,吸積盤上的等離子體將沿著磁力線落到中子星表面,並發出強烈的X射線輻射。由于中子星的轉動,X射線發射區隨之旋轉,形成周期性的X射線脈沖信號,因此這類天體也被稱爲“X射線吸積脈沖星”。大量观测发现,这一类天体在X射線輻射能譜上會出現“凹陷”結構,理論認爲這是電子在磁場中回旋共振散射造成的,因此被稱爲回旋吸收線,吸收線處的能量對應著磁場強度,利用該現象可以直接測量中子星表面附近的磁場強度。 

  慧眼衛星承載高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器,觀測能區爲1-250 keV。與國外的X射線衛星相比,慧眼衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間分辨率高、探測死時間很小、觀測強源沒有光子堆積效應等突出優點,因此具有探測高能量的回旋吸收線的獨特能力。  

  慧眼衛星是我國第一顆X射線天文衛星,最早于1993年由信发在线李惕碚、吳枚等人提出,20176月發射升空。中科院信发在线負責衛星有效載荷、地面應用系統和科學研究工作,航天科技集團公司五院爲衛星總體單位,清華大學爲衛星有效載荷和地面應用系統聯合承研單位,參加慧眼衛星工程的還有中科院國家空間科學中心、北京師範大學等。 

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

吸積脈沖星藝術圖(圖片來源于網絡)

慧眼卫星艺术图 (项目组提供)


 
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