“中国天眼”结合多波段观测获新发现 揭示磁星快速射电暴可能起源
“中国天眼”结合多波段观测获新发现 揭示磁星快速射电暴可能起源
“中国天眼”(FAST)在对银河系内磁星软伽马射线重复暴源SGR1935+2154的多波段观测中获得重要新发现，揭示了X射线硬度比与射电辐射活跃性的关联模式，为理解磁星快速射电暴的起源提供了重要线索。
“中国天眼”本次观测发现研究成果的艺术示意图。中国科学院国家天文台供图
由中国科学院国家天文台领导的国际团队，通过“中国天眼”(FAST)“快速射电暴(FRB)的搜寻和多波段观测”优先重大项目，最近对银河系内磁星软伽马射线重复暴源SGR1935+2154开展多波段观测获得新发现，有望揭示磁星快速射电暴的可能起源。
研究发现，SGR1935+2154的X射线硬度比具有与射电辐射活跃性关联的双分支模式，并为磁星快速射电暴及射电脉冲星辐射相转换提供了统一自洽的物理图像。这项重要天文发现和研究工作填补了理解磁星射电辐射和快速射电暴连接性的关键一环，揭示磁星射电辐射与X射线辐射之间的内在相关性，可能存在与典型脉冲星射电辐射不同物理的机制。
论文第一作者、中国科学院国家天文台王培研究员介绍说，磁星是高度磁化的特殊中子星，磁星射电辐射与快速射电暴辐射机制的关系是当前天文学研究的前沿热点方向。2020年4月，加拿大氢气强度映射实验(CHIME)和美国射电暂现源巡天望远镜(STARE—2)望远镜在SGR1935+2154探测到银河系内快速射电暴FRB200428，首次追踪到磁星与FRB之间的联系，为揭开FRB起源谜题奠定了基础。
SGR1935+2154是唯一探测到X射线脉冲辐射、快速射电暴，继而出现相位稳定射电脉冲发射的磁星，刷新了人们对磁星辐射的认识。银河系磁星快速射电暴到射电脉冲星相的转换特性也成为理解快速射电暴辐射机制的切入点。
王培指出，在本项研究中，研究团队仔细分析了“中国天眼”在2020年10-11月对SGR1935+2154长期监测数据，结合中子星内部成分探测器(NICER)和斯威夫特天文台(SWIFT)空间望远镜的高时间分辨率X射线观测数据，发现X射线硬度比的双分支行为与射电辐射活动性密切相关，在射电脉冲相出现时间窗口内X射线流量、硬度比存在系统性增强。
综合观测结果，研究团队提出“星震—快速射电暴—磁扭结恢复—射电脉冲辐射”解释：磁星星震产生快速射电暴触发条件并导致辐射区磁力线扭结，磁层磁力线在数月解扭过程中形成相干条件产生射电脉冲辐射的同时，电子沿磁力线回流磁星表面轰击形成热斑，导致X射线能谱同步硬化。
这项结果的物理图像为磁星快速射电暴以及射电脉冲延迟出现提供了统一解释，并推测部分快速射电暴重复暴与磁星射电辐射可能源于相似物理过程，从而成为深入理解磁星辐射供能切换机制及快速射电暴可能起源的重要进展。
据了解，中国科学院国家天文台研究员/清华大学天文系教授李菂、中国科学技术大学李剑教授为论文共同通讯作者，本项研究的中外合作机构包括美国内华达大学、西班牙空间科学研究所、中山大学、之江实验室等。
这项研究成果已于近日在国际天文学期刊《天体物理学杂志增刊系列》(The Astrophysical Journal Supplement Series)发表。