近日，中科院國(guó)家天文臺(tái)韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)天眼(FAST)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展銀道面脈沖星巡天，取得重要進(jìn)展，新發(fā)現(xiàn)了201顆脈沖星。這一發(fā)現(xiàn)于2021年5月20日作為封面文章正式發(fā)表在國(guó)內(nèi)天文學(xué)國(guó)際期刊《天文和天體物理學(xué)研究》上。

　　【世界上最強(qiáng)大的脈沖星搜尋利器】

　　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(chǎng)最強(qiáng)、自轉(zhuǎn)最快、相對(duì)論效應(yīng)顯著的一類(lèi)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(shí)驗(yàn)室。長(zhǎng)期以來(lái)，脈沖星都是天文和物理的前沿研究領(lǐng)域，涉及引力波探測(cè)、精確驗(yàn)證廣義相對(duì)論、限制極端物理?xiàng)l件下的物態(tài)方程、高精度時(shí)空基準(zhǔn)建立等重要基本問(wèn)題。脈沖星的發(fā)現(xiàn)和研究，是國(guó)際上大射電望遠(yuǎn)鏡關(guān)鍵科學(xué)目標(biāo)之一。早年的脈沖星發(fā)現(xiàn)，以及脈沖星雙星監(jiān)測(cè)對(duì)引力波輻射做出的首次物理驗(yàn)證，因其意義重大，還曾斬獲過(guò)兩項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。自1968年脈沖星發(fā)現(xiàn)至今50余年，已發(fā)現(xiàn)約3000顆脈沖星，其中約400多顆毫秒脈沖星。

　　FAST是目前世界上靈敏度最高的射電望遠(yuǎn)鏡，配備的19波束L波段接收機(jī)，成為世界上最強(qiáng)大的脈沖星搜尋利器。韓金林團(tuán)隊(duì)提出用FAST進(jìn)行脈沖星快照巡天(GPPS)，首次使得銀河系大面積脈沖星系統(tǒng)性搜尋進(jìn)入微央斯基量級(jí)的靈敏區(qū)域。2020年初GPPS巡天項(xiàng)目正式開(kāi)啟觀測(cè)，截至2021年3月，共計(jì)觀測(cè)了約126平方度的銀道面區(qū)域，不到巡天項(xiàng)目總體規(guī)劃的百分之五，但已取得豐碩的科學(xué)成果。

　　相比之前最靈敏的美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡PALFA巡天，GPPS巡天靈敏度總體而言要高約一個(gè)數(shù)量級(jí)。在新發(fā)現(xiàn)的201顆脈沖星中，一部分特殊脈沖星的色散量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前最好的銀河系電子密度分布模型的預(yù)計(jì)。如果利用銀河系電子密度模型估算脈沖星距離，這些脈沖星應(yīng)該坐落在銀河系之外?？紤]到銀河系在這些方向有銀河系的旋臂，它們含有大量電子氣體云團(tuán)，很可能是銀河系模型中這些云團(tuán)的數(shù)目或云團(tuán)里的電子密度被嚴(yán)重低估了。因此新發(fā)現(xiàn)的脈沖星對(duì)當(dāng)代通用的銀河系電子密度模型提出了挑戰(zhàn)。

　　GPPS巡天早期結(jié)果還發(fā)現(xiàn)了40顆毫秒脈沖星，其中至少有14顆位于密近雙星系統(tǒng)中。后續(xù)對(duì)這些毫秒脈沖星的測(cè)時(shí)觀測(cè)可以用來(lái)探測(cè)來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的低頻引力波，還可用于建立脈沖星時(shí)間和空間基準(zhǔn)，其中一些脈沖星將會(huì)成為檢驗(yàn)引力理論的絕佳利器，因此這些發(fā)現(xiàn)是對(duì)該領(lǐng)域的一個(gè)顯著貢獻(xiàn)。

　　【“讓人懊惱的是這樣的論文相當(dāng)少見(jiàn)”】

　　“到目前為止，GPPS僅覆蓋了FAST可觀測(cè)天區(qū)一小部分，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了201顆以前未知的脈沖星。作為一個(gè)巡天項(xiàng)目早期階段，這數(shù)目令人印象非常深刻……發(fā)現(xiàn)40個(gè)毫秒脈沖星，是一個(gè)了不起的成就……論文揭示了FAST在脈沖星天文學(xué)特別是脈沖星搜尋方面的大好前景……讓人懊惱的是這樣的論文竟然在該領(lǐng)域相當(dāng)少見(jiàn)。”澳大利亞科學(xué)院院士R N Manchester教授對(duì)此發(fā)表了評(píng)論。

　　美國(guó)康奈爾大學(xué)J M Cordes教授評(píng)論說(shuō)：“該巡天可能主導(dǎo)未來(lái)脈沖星發(fā)現(xiàn)，最終完成完整的銀河系脈沖星普查……可能遲早會(huì)發(fā)現(xiàn)脈沖星-黑洞雙星。”

　　目前，GPPS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正努力搜尋整個(gè)FAST可見(jiàn)銀道面區(qū)域，未來(lái)結(jié)果可期。

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