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中国“慧眼”卫星直接测量到迄今宇宙最强磁场

记者4日从中国科学院高能物理研究所获悉,慧眼(HXMT)卫星团队通过对X射线吸积脉冲星GRO J008-57的详细观测,采用直接测量的方法得到该脉冲星表面磁场强度为约10亿特斯拉,这是迄今为止,人类直接且非常可靠地测量到的宇宙中的最强磁场。

这一主要由中科院高能所与德国图宾根大学合作完成的重大天文科研成果论文,近期已在国际著名期刊《天体物理学报通讯》上发表。

“慧眼”卫星在太空的艺术想象图。中科院高能所“慧眼”卫星团队 供图

2017年8月,科研人员利用慧眼卫星对X射线吸积脉冲星GRO J1008-57的一次暴发活动进行了详细观测,首次在其X射线能谱中以高于20倍标准偏差的高置信度(注:科学界确认科学发现的标准一般是5倍标准偏差>20倍标准偏差)在90千电子伏特( keV)附近发现了一条回旋吸收线。根据理论推断,该回旋吸收线对应的中子星表面磁场强度高达约10亿特斯拉,比目前地球实验室中能够产生的几十特斯拉的最强磁场高几千万倍。

中子星是宇宙中具有最强磁场的天体。中子星X射线双星系统由中子星与其伴随恒星组成,伴随恒星的气体在中子星的强引力作用下落向中子星,形成了围绕中子星高速转动的气体盘,称为吸积盘。如果磁场较强,吸积盘上的等离子体将沿着磁力线落到中子星表面,并发出强烈的X射线辐射。

科研团队介绍,由于中子星的转动,X射线发射区随之旋转,形成周期性的X射线脉冲信号,因此这类天体也被称为“X射线吸积脉冲星”。大量观测发现,这一类天体在X射线辐射能谱上会出现“凹陷”结构,理论认为这是电子在磁场中回旋共振散射造成的,因此被称为回旋吸收线,吸收线处的能量对应着磁场强度,利用该现象可以直接测量中子星表面附近的磁场强度。

慧眼卫星是我国第一颗X射线天文卫星,最早于1993年由高能所李惕碚、吴枚等人提出,2017年6月发射升空。中科院高能所负责卫星有效载荷、地面应用系统和科学研究工作

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