慧眼衛星直接測量到宇宙最強磁場

宇宙中最強磁場來了!4日,記者從中國科學院高能物理研究所獲悉,該所慧眼(HXMT)衛星團隊通過對X射線吸積脈沖星GRO
J008-57的詳細觀測,採用直接測量的方法得到該脈沖星表面磁場強度為約10億特斯拉,這是迄今為止,人類直接且非常可靠地測量到的宇宙最強磁場。相關研究成果發表在國際天文學權威期刊《天體物理學報通信》上。

2017年8月,科研人員利用我國第一顆X射線天文衛星慧眼衛星對X射線吸積脈沖星GRO J1008-57的一次暴發活動進行了詳細觀測,首次在其X射線能譜中以高於20倍標准偏差的高置信度在90千電子伏特( keV)附近發現了一條迴旋吸收線。根據理論推斷,該迴旋吸收線對應的中子星表面磁場強度高達約10億特斯拉,比目前地球實驗室中能夠產生的幾十特斯拉的最強磁場高幾千萬倍。該項研究工作主要由中國科學院高能物理研究所(高能所)與德國圖賓根大學合作完成。

中子星是宇宙中具有最強磁場的天體。中子星X射線雙星系統由中子星與其伴隨恆星組成,伴隨恆星的氣體在中子星的強引力作用下落向中子星,形成了圍繞中子星高速轉動的氣體盤,稱為吸積盤。如果磁場較強,吸積盤上的等離子體將沿着磁力線落到中子星表面,並發出強烈的X射線輻射。由於中子星的轉動,X射線發射區隨之旋轉,形成周期性的X射線脈沖信號,因此這類天體也被稱為「X射線吸積脈沖星」。大量觀測發現,這一類天體在X射線輻射能譜上會出現「凹陷」結構,理論認為這是電子在磁場中迴旋共振散射造成的,因此被稱為迴旋吸收線,吸收線處的能量對應着磁場強度,利用該現象可以直接測量中子星表面附近的磁場強度。

慧眼衛星承載高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器,觀測能區為1-250 keV。與國外的X射線衛星相比,慧眼衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間分辨率高、探測死時間很小、觀測強源沒有光子堆積效應等突出優點,因此具有探測高能量的迴旋吸收線的獨特能力。

慧眼衛星直接測量到宇宙最強磁場

慧眼衛星藝術圖 (項目組提供)

來源:cnBeta