FAST望远镜首次探测到脉冲星的三维速度与其旋转轴共线

2021年5月7日07:05:58科学探索62阅读模式

FAST望远镜首次探测到脉冲星的三维速度与其旋转轴共线

超新星遗迹S147和脉冲星J0538 2817的速度和自旋方向示意图(制图:黄坤和王佩)。

北京时间5月6日,在国内FAST望远镜观测的基础上,国家天文台李毅、朱维维代表团姚聚梅博士首次发现脉冲星的三维速度与旋转轴共线的证据。脉冲星是大质量恒星死亡时超新星爆发产生的中子星。目前的超新星模拟无法产生速度和旋转轴共线的中子星,说明人类需要对中子星起源的复杂过程所涉及的物理机制有更深入的了解,比如中微子辐射。这一重要发现标志着FAST对脉冲星的深入研究的开始。相关论文发表在北京时间2021年5月6日的国际学术期刊《自然天文》(自然天文学)上。

FAST望远镜首次探测到脉冲星的三维速度与其旋转轴共线

J0538 2817在单位球面上的速度和旋转轴分布,其中红色和灰色代表速度2-分布,深绿色和浅绿色代表FAST偏振给出的旋转轴2-分布,蓝色和黄色代表X射线观测给出的旋转轴2-分布。

年轻的脉冲星相对于前身恒星(OB星)运动速度更高,自转速度更快。经过几十年的研究,科学家们发现一些年轻脉冲星的速度和旋转轴一般是共线的。然而,测量年轻脉冲星的径向速度是非常困难的。在以前的研究中,脉冲星速度和旋转轴方向的比较停留在垂直于视线的二维平面上。基于FAST对超新星遗迹S147中脉冲星J0538 2817的观测,姚菊梅博士等人首次通过闪烁分析获得了超新星遗迹S147中脉冲星J0538 2817的径向位置和速度,并结合现有的切向速度测量获得了三维速度。同时,高精度偏振数据分析给出了三维旋转轴的方位。图1显示了单位球面上三维速度和旋转轴矢量的分布,这两个矢量在68%的字母区间内夹角小于23度。

FAST是世界上最灵敏的单孔径射电望远镜。这项工作是对FAST脉冲星数据进行全面综合分析的代表性成果。在科学委员会、时间分配委员会和FAST运行中心的支持下,这个方向的系统测量正在逐步展开,有望深入揭示中子自旋的起源。

这项工作得到了中国科学院天文研究中心FAST联谊会的支持。主要合作单位包括新疆天文台、澳大利亚科学与工业组织、加州大学、马克斯普朗克射电天文学研究所、曼彻斯特大学和欧柏林大学。

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