中國(guó)“慧眼”衛(wèi)星再次刷新直接測(cè)量宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)記錄
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】據(jù)中科院高能物理研究所(高能所)消息，“慧眼”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)最近在編號(hào)為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星發(fā)現(xiàn)能量高達(dá)146千電子伏的回旋吸收線，對(duì)應(yīng)超過(guò)16億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng)。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)量的世界記錄。該項(xiàng)研究工作主要由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所(IHEP)與德國(guó)圖賓根大學(xué)(The University of Tübingen)合作完成，相關(guān)論文Insight-HXMT Discovery of the Highest-energy CRSF from the First Galactic Ultraluminous X-Ray Pulsar Swift J0243.6+6124近日在國(guó)際著名期刊《Astrophysical Journal Letters(ApJL)》(天體物理雜志通訊)在線發(fā)表。中科院高能所孔令達(dá)博士、張澍研究員、張雙南研究員為論文通訊作者。
慧眼衛(wèi)星是我國(guó)第一顆X射線天文衛(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)，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。 2020年，“慧眼”衛(wèi)星在編號(hào)為GRO J1008-57的中子星中探測(cè)到了90千電子伏的回旋吸收線，對(duì)應(yīng)10億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng)，是當(dāng)時(shí)宇宙磁場(chǎng)直接測(cè)量的世界紀(jì)錄。隨后，“慧眼”團(tuán)隊(duì)還在另外一個(gè)中子星(1A 0535+262)的能譜上探測(cè)到了約100千電子伏的回旋吸收線。“慧眼”衛(wèi)星連續(xù)三次刷新回旋吸收線能量測(cè)量的最高紀(jì)錄，表現(xiàn)出在探測(cè)天體高能X射線能譜方面具有國(guó)際領(lǐng)先的獨(dú)特能力。
中子星是宇宙中具有最強(qiáng)磁場(chǎng)的天體，對(duì)其X射線能譜的回旋吸收線的探測(cè)是目前直接測(cè)量中子星表面磁場(chǎng)的唯一方法。通常認(rèn)為，中子星的表面磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既有延展范圍很大的偶極磁場(chǎng)，也有局限于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。以前各種間接方法只能估算延展較遠(yuǎn)的中子星偶極磁場(chǎng)。本次“慧眼”衛(wèi)星對(duì)銀河系內(nèi)第一顆超亮X射線脈沖星Swift J0243.6+6124的爆發(fā)進(jìn)行了詳盡的寬能段觀測(cè)，此次在其能譜上以極高的顯著性(大約10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差)發(fā)現(xiàn)能量高達(dá)146千電子伏的回旋吸收線，對(duì)應(yīng)超過(guò)16億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng)。這不僅是迄今宇宙天體磁場(chǎng)直接測(cè)量的最高記錄，而且也首次在超亮X射線源中直接測(cè)量了其中子星的表面磁場(chǎng)。
“慧眼”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)指出，本次“慧眼”衛(wèi)星直接測(cè)量到Swift J0243.6+6124的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，比通過(guò)間接方法給出的偶極磁場(chǎng)強(qiáng)度高大約一個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明其對(duì)應(yīng)于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。這是首次從觀測(cè)上直接證明，中子星除兩極對(duì)稱的偶極磁場(chǎng)外，的確具有更加復(fù)雜的非對(duì)稱磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
參考資料來(lái)源：中科院高能物理研究所
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