中新網(wǎng)北京5月20日電 (記者 孫自法)“中國天眼”(500米口徑球面射電望遠鏡，F(xiàn)AST)再次取得重磅天文成果——新發(fā)現(xiàn)201顆脈沖星，包括一大批暗弱脈沖星。

中國科學(xué)院國家天文臺20日發(fā)布消息說，該臺韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊利用“中國天眼”開展銀道面脈沖星巡天，最新發(fā)現(xiàn)了201顆脈沖星，其中包括一批最暗弱的脈沖星、挑戰(zhàn)當代銀河系電子分布模型的大色散量脈沖星、40顆毫秒脈沖星、16顆脈沖雙星、一批模式變化和消零脈沖星以及射電暫現(xiàn)源等。

這一重要天文學(xué)成果當天以封面文章形式，由中國主辦的天文學(xué)國際期刊《天文和天體物理學(xué)研究》(RAA)正式發(fā)表。

提出用FAST進行脈沖星快照巡天

中科院國家天文臺科普稱，脈沖星是大質(zhì)量恒星死亡后的殘骸，是宇宙中密度最高、磁場最強、自轉(zhuǎn)最快、相對論效應(yīng)顯著的一類迷人而又奇異的天體，是研究宇宙極端環(huán)境中物理規(guī)律的理想實驗室，長期以來都是備受注的天文和物理前沿研究領(lǐng)域，涉及引力波探測、精確驗證廣義相對論、限制極端物理條件下的物態(tài)方程、高精度時空基準建立等重要基本問題。自1968年脈沖星首次發(fā)現(xiàn)至今50余年，全球已發(fā)現(xiàn)約3000顆脈沖星，其中約400多顆毫秒脈沖星。

作為當今世界靈敏度最高的射電望遠鏡，F(xiàn)AST配備19波束L波段接收機，成為世界上最強大的脈沖星搜尋利器。韓金林團隊提出利用FAST進行脈沖星快照巡天(GPPS)，對FAST可見的銀道面區(qū)域逐點進行5分鐘的暗弱信號積分，首次使得針對銀河系大天區(qū)面積的脈沖星系統(tǒng)性搜尋進入微央斯基量級的靈敏區(qū)域，預(yù)期FAST能夠發(fā)現(xiàn)1000顆左右的新脈沖星，并期待發(fā)現(xiàn)特殊類型高科學(xué)價值的脈沖星。

新發(fā)現(xiàn)脈沖星挑戰(zhàn)銀河系電子分布模型

韓金林介紹說，GPPS項目團隊2019年完成觀測模式和數(shù)據(jù)處理試驗之后，項目于當年底被FAST科學(xué)委員會選定為重大優(yōu)先觀測項目之一。2020年初，GPPS巡天項目正式開啟觀測。

截至2021年3月，GPPS共計觀測了約126平方度的銀道面區(qū)域，占比不到巡天項目總體規(guī)劃的5%，但已經(jīng)取得豐碩的科學(xué)成果。目前已發(fā)現(xiàn)新脈沖星201顆。相比之前世界上最靈敏的望遠鏡巡天，GPPS巡天靈敏度總體而言要高約一個數(shù)量級。

韓金林指出，在GPPS新發(fā)現(xiàn)的脈沖星中，一部分特殊脈沖星的色散量遠遠超過目前最好銀河系電子分布模型的預(yù)計。根據(jù)模型估算，這些脈沖星應(yīng)該位于銀河之外。

不過，“考慮到銀河系在這些方向有銀河旋臂，它們含有大量電子氣體云團，很可能是模型中這些云團的數(shù)目或云團里的電子密度被嚴重低估了。因此，新發(fā)現(xiàn)的脈沖星對當今的銀河系電子分布模型提出挑戰(zhàn)”。

新發(fā)現(xiàn)40顆毫秒脈沖星及一批特殊脈沖星

韓金林說，GPPS巡天早期結(jié)果還發(fā)現(xiàn)40顆毫秒脈沖星，其中至少有14顆位于密近雙星系統(tǒng)中。“毫無疑問，后續(xù)對這些毫秒脈沖星的測時觀測可以用來探測來自遙遠星系的低頻引力波，還可用于建立脈沖星時間和空間基準，其中一些脈沖星將會成為檢驗引力理論的絕佳利器”。

GPPS巡天同時發(fā)現(xiàn)了一批模式變換或消零脈沖星、旋轉(zhuǎn)射電暫現(xiàn)源以及在超新星爆炸遺跡附近的脈沖星。這些特殊脈沖星對研究脈沖星輻射物理有重要意義。

此外，GPPS巡天團隊還記錄和分析了偏振數(shù)據(jù)，發(fā)表8顆脈沖星的偏振參數(shù)和法拉第旋率。利用GPPS巡天得到的高清靈敏數(shù)據(jù)，該團隊改進了64顆已知脈沖星的物理參數(shù)。

GPPS巡天未來有望完成銀河系脈沖星普查

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織天文和空間科學(xué)研究員、澳大利亞科學(xué)院院士曼切斯特(R N Manchester)教授和美國康奈爾大學(xué)柯蒂斯(J M Cordes)教授被《天文和天體物理學(xué)研究》期刊特邀為該論文的審稿人，兩位國際資深專家對利用FAST進行脈沖星快照巡天取得的天文發(fā)現(xiàn)成果給予高度評價。

曼切斯特教授在當期“新聞與觀點”專欄發(fā)表評論稱，“到目前為止，GPPS巡天僅覆蓋了FAST可觀測天區(qū)一小部分，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)201顆以前未知的脈沖星。作為一個巡天項目早期階段，這數(shù)目令人印象非常深刻”“發(fā)現(xiàn)40個毫秒脈沖星，是一個了不起的成就”。他認為，GPPS項目成果論文揭示，F(xiàn)AST在脈沖星天文學(xué)特別是脈沖星搜尋方面擁有大好前景。

“GPPS巡天可能主導(dǎo)未來脈沖星發(fā)現(xiàn)，最終完成完整的銀河系脈沖星普查。”柯蒂斯教授在評論中指出， GPPS巡天還可能遲早會發(fā)現(xiàn)脈沖星-黑洞雙星，并對銀河系星際介質(zhì)的研究大有裨益。該論文將讓學(xué)界“對FAST研究致密天體和基本物理的大好前景感到興奮”。

韓金林表示，GPPS項目團隊目前正繼續(xù)努力搜尋整個FAST可見銀道面區(qū)域，未來結(jié)果可期。