我国“慧眼”卫星再次刷新直接测量宇宙最强磁场纪录

据中科院高能物理研究所网站介绍，中子星是宇宙中磁场最强的天体，对其X射线能谱回旋吸收线的探测是目前直接测量中子星表面磁场的唯一方法最近颜回卫星团队在编号为Swift J0243.6+6124的中子星X射线双星中发现了能量高达146千伏的回旋吸收线，对应的中子星表面磁场超过16亿特斯拉继2020年直接测量约10亿特斯拉的宇宙最强磁场后，再次大幅刷新最高能量回旋吸收线和直接测量宇宙最强磁场的世界纪录研究工作主要由中国科学院高能物理研究所和德国图尔姆大学共同开展Bingen)，该论文最近在线发表在《天体物理学杂志快报》(APJL)(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，伴随着中子星的旋转形成周期性的X射线脉冲信号，所以这种天体也叫x射线吸积脉冲星发现这类天体在X射线辐射能谱中会出现RdquoX射线光子在磁场中被电子共振散射吸收而产生的结构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颜回卫星所在银河系第一颗超亮X射线脉冲星Swift J0243.6+6124的爆炸，在详细的宽能量范围内被观测到这次发现能量高达146千伏的回旋吸收线，在其能谱中具有极高的意义，对应的中子星表面磁场超过16亿特斯拉这不仅是迄今为止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

一般认为中子星表面磁场结构复杂，包括延伸范围较大的偶极磁场和局限在中子星表面附近的多极磁场以往的各种间接方法只能估算延伸较远的中子星的偶极子磁场Ldquo这一次，颜回卫星直接测得的Swift J0243.6+6124的表面磁场强度比间接方法给出的偶极磁场高一个数量级左右，表明它对应于中子星表面附近的多极磁场这是中子星除了双极偶极磁场之外，第一次具有更复杂的不对称磁场结构

本站了解到，颜回卫星是我国首颗X射线天文卫星，搭载高能X射线望远镜，中能X射线望远镜，低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测仪，观测能量范围为1—250 keV与国外X射线卫星相比，颜回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2020年颜回卫星在编号为GRO J1008—57的中子星中探测到90千伏的回旋吸收线，对应10亿特斯拉的中子星表面磁场，这是当时直接测量宇宙磁场的世界纪录随后，颜回该团队还在另一颗中子星的能谱中检测到了约100千电子伏的回旋吸收线颜回该卫星连续三次创下回旋吸收线能量测量的最高纪录，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