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慧眼天文卫星证认快速射电暴来自于磁星

文章来源:国家高能物理科学数据中心

更新时间:2021-02-20 08:57

        2月19日,国际期刊《Nature Astronomy》(自然·天文学)在线发表了慧眼(HXMT)卫星最新观测结果:慧眼卫星发现首个跟神秘的快速射电暴相关联的X射线暴,确认其来自银河系内的磁星SGR J1935+2154,并在国际上首先证认该X射线暴包含的两个X射线脉冲是快速射电暴的高能对应体。这一发现,与国际上其它望远镜的观测一起,证明快速射电暴可以起源于磁星爆发,破解了快速射电暴的起源之谜,并为理解快速射电暴的辐射机制和磁星的爆发机制提供了至关重要的数据。本研究工作主要由中国科学院高能物理研究所(高能所)、北京师范大学、美国内华达大学、清华大学等单位完成。
       
       快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)是2007年发现的神秘的天文现象,持续时间只有几毫秒,其起源和产生机制是当今天文学最大的谜题之一。 2020年4月28日,格林威治时间下午2点34分,加拿大CHIME实验和美国STARE2实验(两个射电天文观测装置)同时看到了一个亮度极高的快速射电暴,被命名为FRB 200428,其方向与银河系内的磁星SGR J1935+2154方向大概一致,而且根据恒星际介质对不同频率射电信号之间的时间延迟推算,暴发源的距离为大约3万光年,也跟SGR J1935+2154大致相符,因此,FRB 200428很可能起源于银河系内的这颗磁星,但还需要更多的观测证据加以确认。

 

       2020年4月中旬,SGR J1935+2154进入了一个新的活跃期,开始出现频繁的X射线暴发。在这种情况下,慧眼卫星调整了既定的观测计划,对这颗磁星进行了长时间定点观测。在FRB 200428之前约8.6秒,慧眼卫星探测到了来自这颗磁星方向的一个极亮的X射线暴发,它同时也被国际上的其它几个科学卫星监测到。这个时间差别正好与恒星际物质对射电信号的延迟相当,说明X射线暴和快速射电暴起源于同一次爆发。慧眼卫星对X射线暴进行了高精度定位,从而证明了该X射线暴和快速射电暴都来自这颗磁星。这是人类首次确认快速射电暴的起源天体,也是首个起源于银河系内的快速射电暴。对于理解快速射电暴的物理本质,这是一个重要的里程碑。关于FRB200428的相关研究成果,被英国《自然》杂志评为2020年十大科学发现之一,也被美国《科学》杂志列入2020年十大科学突破。

       跟其它高能天文卫星的观测数据相比,慧眼卫星对FRB 200428的观测数据统计性最好、能区覆盖最宽,提供了最为丰富、精细的时变和能谱信息。慧眼卫星还是国际上独立定位了该X射线暴的两颗天文卫星之一,定位精度远远高于探测到FRB 200428的两个射电望远镜的精度。在这个X射线暴发的光变曲线中,慧眼卫星探测到两个X射线脉冲跟快速射电暴的两个峰在时间上高度吻合,该结果后来也被其它卫星的数据所证实。因此,慧眼卫星证认了快速射电暴的磁星起源,该重大发现对于理解快速射电暴的产生和辐射机制具有关键作用。慧眼卫星对SGR J1935+2154的观测数据被国际同行誉为“传世数据”。

 

        慧眼卫星是我国第一颗空间X射线天文卫星。截至2020年12月底,慧眼卫星已累计在轨运行3年8个月,累计产生有效一级定点观测数据产品2335条分五个批次公开释放一级数据产品1869条,共计约10.1TB;数据公开率超过78%,科研人员利用慧眼卫星的数据在黑洞、中子星等研究方面取得一系列重要成果。慧眼卫星首席科学家张双南说,慧眼卫星的设计寿命是4年,目前已经在轨运行3年8个月,状态良好,预期可运行约8至10年。慧眼卫星将采集更多的科学数据,支持科学产出。


消息主要来自中科院高能物理研究所:
http://www.ihep.cas.cn/xwdt/gnxw/2021/202102/t20210219_5892621.html