中外科学家首次发现银河系内超强磁场新天体

本文转自:青年报
研究结果有助于全面了解恒星演化和死亡
中外科学家首次发现银河系内超强磁场新天体
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张翔助理研究员与Hurley-Walker博士等通过分析位于澳洲的SKA(平方公里阵列 , Square Kilometre Array)低频先导望远镜“默奇森宽场阵列”(Murchison Widefield Array , MWA)的巡天观测数据 , 发现了一个具有异常缓慢周期性辐射的致密暂现源 。
什么是SKA?这是预计2030年左右建成的射电望远镜 , 建成后将是全世界最大的望远镜 , 中国是SKA的创始国和正式成员国之一 。MWA则是这次发现神秘新天体的望远镜 , 是SKA先导望远镜之一 。
张翔介绍说 , 这颗“神秘天体”是在2018年初出现 。但其实是到2021年处理数据时 , 才发现它在2018年1-3月曾被MWA反复探测到 。其爆发周期约为18分钟左右 , 比已知的最长的脉冲星爆发周期长9倍 , 每次爆发持续30-60秒左右 , 也包括短时标(科研团队在随后的光学、红外、高能观测中 , 均未发现它的对应体 。对其射电脉冲的色散测量表明 , 这个暂现源位于银河系内 , 与太阳系的距离约4200光年 , 同时发现该暂现源存在超强磁场 。这颗致密暂现源一经发现 , 即引起国际科学界对其性质的广泛热议 。该研究团队认为 , 它更有可能是一颗磁星或者是一个拥有超强磁场的白矮星 。
这一发现为搜寻“低频暂现源”打开了一扇新的窗口 。由于银道面区域有复杂的射电辐射结构和较强的星际闪烁 , 在以往的大多数低频射电巡天项目中 , 对暂现源的搜寻往往局限于远离银道面的区域 , 没有对周期为几分钟到几小时的暂现源进行过系统搜寻 。这一发现是在银道面区域长周期暂现源的首次探测 , 如果能继续探测到更多具有类似特征的暂现源并揭示其物理性质 , 则意味着在银河系内存在一类具有超强磁场的长周期星体 , 有助于全面了解恒星的演化和死亡 。
“发现这个未知天体时我们非常激动 。”张翔介绍说 , 目前团队正在开展系统性的搜寻 , 以发现更多的这种类型的星体 , 并建立一个大样本进行统计研究 , 从而填补磁星研究的空白 。
海量数据处理中自主研发“原型机”功不可没
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高频射电天空因超新星爆发、伽马射线暴、黑洞吸积盘耀发等暂现天体而熠熠生辉 , 但低频射电天空却表现得异常安静 。然而 , 这种平静正在被打破 。以SKA及其先导望远镜为代表的新一代射电望远镜 , 正以比以往更深入、更广泛的观测能力 , 迎来射电暂现源研究的新时代 。此次研究发现正得益于高灵敏度的SKA低频先导射电望远镜 , 以及根据SKA数据特点定制的SKA计算集群 。
作为论文的第二作者 , 张翔承担了这项工作中的偏振校准和偏振数据分析 , 并制作了论文中的三幅关键图像 。
“现在天文学工作和以前不一样 , 以前是大半夜守在望远镜前 , 现在都是电脑操作 , 我们不用值夜班了 。”张翔介绍说 , 望远镜观测后会积攒大量数据 , 再被传送到超算中心 , 便于科学家们来处理这些观测成果 。这些数据生成不同的图像 , 各地的科学家就会对这些源做一些分析 。
张翔所做的偏振测量则是推算天体磁场的重要方法 。在这项研究中 , 测算发现这个天体是高度偏振的 , 证明了强磁场的存在 。她告诉采访人员 , 这一项目的原始数据量巨大 , 数据处理中间过程产生的数据量超过1000万个图像文件 , 有3个超算中心同时参与处理 , 数据处理过程复杂 。“偏振测量是产生如此大量数据的‘元凶’ 。”她笑说 。