依托两台“国之重器”——圆环阵太阳射电成像望远镜“千眼天珠”(DART)与500米口径球面射电望远镜“中国天眼”(FAST)的协同观测,我国科学家首次捕捉到一个每隔44.27分钟稳定闪烁一次的长周期射电暂现源。这一发现为部分超慢宇宙射电脉冲起源于年轻中子星的猜想提供了新证据,相关研究成果7月1日在线发表于《科学通报》(Science Bulletin)。

“千眼天珠”(DART)在白天观测太阳(左),晚上观测夜空(右)。图中右上为DART获取的银河系盘射电图像,圆圈中的超新星遗迹包含了此次发现的新的长周期中子星
该研究由清华大学天文系主任、极端宇宙贵州省科技创新领军人才工作站首席专家李菂团队联合中国科学院国家空间科学中心共同完成。新发现的长周期射电暂现源被命名为DART J1832-0911,位于已知超新星遗迹G22.7-0.2的投影范围内,其射电信号每2656.23±0.15秒重复出现一次,换算后周期约为44.27分钟。在爆炸恒星的遗骸之中,这个微弱的信号如同隐匿在宇宙深处的灯塔,向地球传递着致密天体演化的特殊线索。
“如此长周期的射电暂现源,非常令人费解。”李菂介绍,普通脉冲星通常自转快得多,而目前的白矮星模型也难以解释这类孤立源的特性。此次发现的射电暂现源所处的特殊位置,为理解这些缓慢的宇宙闪光可能是什么提供了罕见线索。
为验证二者的关联,研究团队通过色散量测算、一氧化碳与中性氢气体吸收分析,结合概率统计验证,证明该源与超新星遗迹G22.7-0.2存在关联,二者偶然在视线方向重合的概率极低。
作为本次研究的关键补充观测,FAST的高灵敏度后随观测,成功捕捉到该暂现源的一次短时脉冲,其线偏振度达到100%,这一观测结果直接证明该源的诞生环境中存在高度有序的磁场,而这正是脉冲中子星的普遍特征。
基于系列观测和研究结果,团队判断DART J1832-0911很可能是一颗年轻中子星,其自转被超新星爆发后的回落物质减慢。这一图景有助于解释,一个诞生时快速自转的致密天体,如何在今天每44分钟才产生一次明亮的射电闪光。李菂表示,后续将通过甚长基线干涉测量等直接距离测量,进一步检验该源与超新星遗迹的关联。
据了解,位于四川省稻城县的DART是目前全球规模最大的综合孔径射电望远镜;位于贵州省平塘县的FAST是目前世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜。论文通讯作者、DART首席科学家、中国科学院国家空间科学中心研究员阎敬业表示,本次发现是DART建成投用以来取得的首个夜间天文观测成果,充分展示了它能从拥挤的银河系背景中分辨出一个微弱且间歇出现的信号的独特能力,说明DART具备成为重要射电天文望远镜的巨大潜力。