发现PSR J0901-4046,已知磁化程度最高的射电脉冲星
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两幅图像的背景都显示了围绕高质量 X 射线双星系统 Vela X-1 的星云发出的 1.28 GHz 无线电连续体发射,以及其新发现的射电弓激波(van den Eijnden 等人,2022 年)。在左边和右边,我们可以看到脉冲星PSR J0901-4046在脉冲之前和期间的MeerKAT图像。资料来源:伊恩·海伍德。
天文学家研究了一颗名为PSR J0901-4046的超慢射电脉冲星,发现它具有极高的磁场 - 达到30千万亿高斯的水平。这一发现于4月7日发表在《物理评论D》上,使PSR J0901-4046成为迄今为止已知磁化程度最高的射电脉冲星。
具有规则周期性的外星辐射源,称为脉冲星,通常以短时间的无线电发射形式被探测到。射电脉冲星通常被描述为高度磁化,快速旋转的中子星,具有产生脉冲发射的灯塔辐射束。
PSR J0901-4046于2020年9月27日由MeerKAT射电望远镜在1284 MHz处发现,与一颗超慢旋转的磁化中子星有关。它的超长旋转周期约为75.9秒,因此它的旋转速度比前纪录保持者PSR J0250 + 5854慢三倍以上。
根据其周期,PSR J0901-4046的表面磁场强度最初估计为130万亿高斯。然而,进一步的研究发现,这样的磁场完全不足以让这颗脉冲星工作,排除了PSR J0901-4046可能是磁星的假设。此外,目前尚不清楚这种缓慢旋转的源如何在无线电频段中仍然活跃。
这就是为什么由俄罗斯莫斯科俄罗斯科学院P. N. Lebedev物理研究所的Denis Sob'yanin领导的天文学家团队决定仔细研究PSR J0901-4046。
“在本文中,我们解决了显然已经死亡的PSR J0901-4046的无线电发射起源问题。避开磁偶极辐射模型,仅使用强磁化旋转中子星极帽上方等离子体倍增期间的能量转换,我们表明PSR J0901-4046的实际表面磁场比常规估计高2个数量级,“研究人员解释说。
研究发现,PSR J0901-4046的磁场至少为27千万亿高斯。如此强的磁场解释了等离子体增殖的存在以及从该脉冲星观察到的无线电发射。因此,PSR J0901-4046成为迄今为止发现的磁化程度最高的射电脉冲星。
天文学家解释说,PSR J0901-4046的超慢旋转意味着表面磁场强度应该超过25万亿高斯的值。这对于产生无线电发射的电子-正电子等离子体的有效级联倍增是必需的。
研究人员补充说,PSR J0901-4046的极强磁场表明,脉冲星不是通过磁偶极子辐射减慢,而是通过约56兆安的电流减慢,当旋转能量消耗在加速极帽上的带电粒子时。在这种情况下,中子星的旋转能量完全转化为加速间隙中初级粒子的能量,而不是磁偶极子辐射的能量。
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原标题:《『发现PSR J0901-4046,已知磁化程度最高的射电脉冲星》
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