科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

慧眼衛(wèi)星“看到”宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)，刷新此前最高紀(jì)錄。最近，慧眼衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)在編號(hào)為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星中發(fā)現(xiàn)了能量高達(dá)146千電子伏的回旋吸收線，其對(duì)應(yīng)的中子星表面磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)16億特斯拉。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《天體物理雜志通訊》。

慧眼衛(wèi)星觀測(cè)吸積脈沖星藝術(shù)圖 圖片由中科院高能所提供

“這是繼2020年直接測(cè)量到約10億特斯拉的宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)之后，慧眼衛(wèi)星再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收線和宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)直接測(cè)量的世界紀(jì)錄?！?月5日，在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)，慧眼衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院高能所研究員張雙南指出。

中子星是宇宙中磁場(chǎng)最強(qiáng)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)引力作用下會(huì)落向中子星，形成圍繞中子星高速轉(zhuǎn)動(dòng)的氣體盤，也就是吸積盤。吸積盤上的物質(zhì)會(huì)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。該輻射隨著中子星的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)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)中回旋的電子共振散射造成的，因此這種“凹陷”結(jié)構(gòu)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。

“回旋吸收線處的能量對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是中子星表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，這是目前直接測(cè)量中子星表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的唯一方法?！睆堧p南說(shuō)道。

以往，天文學(xué)家在銀河系以外的多個(gè)星系發(fā)現(xiàn)超亮X射線脈沖星，并推測(cè)該脈沖星的磁場(chǎng)強(qiáng)度很高，但他們一直沒(méi)有找到直接測(cè)量證據(jù)。

“本次發(fā)現(xiàn)不僅是迄今宇宙天體磁場(chǎng)直接測(cè)量的最高紀(jì)錄，也是首次在超亮X射線源中直接測(cè)量了其中子星的表面磁場(chǎng)?！睆堧p南說(shuō)。

在張雙南看來(lái)，這一成果的取得離不開(kāi)慧眼衛(wèi)星的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。慧眼衛(wèi)星是我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星，承載著高能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。

“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、觀測(cè)強(qiáng)源沒(méi)有光子堆積效應(yīng)等突出優(yōu)點(diǎn)，打開(kāi)了觀測(cè)黑洞、中子星硬X射線快速光變和能譜研究的新窗口?！睆堧p南說(shuō)道。