脉冲星是宇宙中天然条件下的极端物理实验室,用以检验强引力场下的基本物理和探究物质本源。脉冲星怎么产生和加速带电粒子辐射电磁波,即脉冲星射电辐射机制,是天文领域的核心科学问题之一。但自从脉冲星被发现至今,该问题却一直困扰着天文学家。该问题的研究与脉冲星磁层结构紧密相关,随着观测设备灵敏度的提高,新的辐射现象被探测到。这为研究脉冲星射电辐射机制提供全新的视角。
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大学、北京大学和广州大学的研究人员,基于中国天眼FAST观测,首次发现脉冲星B1929+10两个微弱辐射成分,认证该脉冲星是颗全相位射电辐射脉冲星,辐射特征如图1所示。

图1、脉冲星B1929+10辐射特征。左边子图显示的是首次发现的两个微弱辐射成分;中间子图描述的是两个微弱成分强度比例随频率演化关系;右边子图对应的是脉冲星B1929+10偏振轮廓特征。其中灰色区域显示的是偏振强度大于总强度,这是由于基线位置估算不准确导致的。

图2、全相位射电辐射脉冲星B1929+10的辐射成分和子脉冲调制特征。
通过分析积分脉冲轮廓,研究人员发现,该脉冲星至少呈现15个辐射成分,其成分个数为所有脉冲星中最多的一颗,这对不同的脉冲星射电辐射锥模型提供更加严格地限制。通过分析高信噪比的单脉冲数据,研究人员还发现额外3种新的调制过程,如图2所示,其中Modes 2,4和5首次被认证。

图3、脉冲星B1929+10三维磁层结构。(a)最后闭合磁力线在三维空间中的行为,其中黑色磁力线为一族特殊磁力线的一个代表,它们在低海拔处聚集成一团。(b)三维磁层辐射几何。
分析全相位射电辐射脉冲星B1929+10的偏振辐射信号,进行磁偶极场的旋转矢量模型拟合,获取该脉冲星的磁倾角α和视线角ζ,它们分别是55°.62和109°.9研究人员构建和研究该脉冲星的3维磁层结构和辐射几何。如图3所示,发现该脉冲星的磁层结构随着磁层高度变大呈现方向性扭曲,和出现一团磁力线在低海拔区域聚集在一起。磁层的这些结构特征很好地解释了该脉冲星全相位射电辐射特征。全相位射电辐射脉冲星辐射,挑战了脉冲星经典的理论模型,促进了天文学家对脉冲星辐射新的理解和推进了脉冲星理论模型向新的方向发展。该研究成果已于2025年8月27日发表在国际天文顶级期刊Astronomy and Astrophysics上。
论文作者:王正理(无码影片
)、卢吉光(国家天文台,通讯作者)、王维扬(中国科无码影片
大学)、曹顺顺(北京大学)、姜金辰(国家天文台)、徐江伟(国家天文台)、李柯伽(北京大学)、梁恩维(无码影片
,通讯作者)、王洪光(广州大学)、徐仁新(北京大学,通讯作者)。
论文链接://doi.org/10.1051/0004-6361/202554567。