近日,由中国科学院国家天文台韩金林研究员领导的“王绶琯巡天突击队”利用中国天眼FAST在“银道面脉冲星快照(GPPS)巡天”中新发现了76颗偶发脉冲星,包括目前人类已知脉冲星中最暗弱的一批天体,他们仅在少数旋转周期中偶然辐射脉冲,国际上称为“旋转射电暂现源(RRAT)”。该团队还利用FAST对国际上已知的59颗RRAT进行了高灵敏度的观测,确认RRAT就是偶发脉冲星。相关研究成果于10月2日以封面论文形式发表于我国天文学国际学术期刊《天文和天体物理学研究(RAA)》上。

早先发现的RRAT显得非常特殊,不像大多数脉冲星那样持续辐射脉冲,一般都是很多周期偶然发射一个脉冲,因此很难在正常的脉冲星搜寻体系里捕捉到,需要从高灵敏度望远镜观测数据中进行一个脉冲一个脉冲的检测,检测到几个脉冲之后挖掘出公共周期。自2006年发现首个RRAT以来,全世界各地的射电望远镜总共已发现了160余颗RRAT。根据之前少数RRAT的研究,天文学家意识到他们应该是具有特殊性质的脉冲星,大约占脉冲星总数的5%。

国家天文台的科研团队利用自主开发的高效单脉冲搜寻程序,从FAST银道面脉冲星快照巡天的数据系统性地搜寻单脉冲。他们发现了76颗新的暗弱的RRAT,并将他们分为四类:1)26颗尚未发现自转周期的射电瞬变源;2)16颗已确定周期的标准RRAT;3)10颗长期沉默但短时间发射周期信号的极端消零脉冲星;4)24颗偶发强脉冲的极暗弱脉冲星。由单脉冲搜寻技术才能发现的偶发脉冲星大约占FAST巡天发现脉冲星总数的12%。FAST新发现的偶发脉冲星与正常脉冲星相比,辐射流量密度要低一个量级,最低的已经达到了亚微央量级。

为深入理解RRAT的物理性质,该团队还利用FAST对59颗国际上通报的已知RRAT进行了观测,他们发现:25颗RRAT在FAST观测数据里表现为普通脉冲星,5颗是极端消零脉冲星,13颗为偶发强脉冲的暗弱脉冲星,5颗在FAST有限观测时间内也仅仅检测到几个脉冲,另外11颗可能处于熄灭状态使得FAST没有检测到信号。因为FAST的高灵敏度观测,这59个RRAT没有一颗表现为标准RRAT的特征。中国天眼还探测了这些偶发脉冲的偏振信号,发现他们的偏振位置角遵循平均脉冲轮廓的偏振位置角曲线,这表明RRAT的偶发强脉冲与正常辐射的极弱脉冲来自中子星磁层同一区域。

这项研究对于理解银河系中恒星死亡后的致密残骸及其辐射特征具有重要意义。高灵敏度的观测是揭示这类天体物理特征的关键。

图1:新发现的和已知旋转射电暂现源RRAT与普通脉冲星相比,流量低约一个量级

 

 

图2:中国天眼新发现的偶发脉冲星(图为其中3例)。 左:经典RRAT;中:极端消零脉冲星;右:偶发强脉冲的暗弱脉冲星

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