巡天觀測 FAST望遠鏡新發現201顆脈沖星
來自中國科學院國家天文臺等單位的研究人員，利用FAST望遠鏡開展的巡天觀測取得重要進展，新發現了201顆脈沖星。相關研究成果5月20日作為封面文章正式發表于《天文和天體物理學研究》上。
脈沖星是大質量恒星死亡后的“遺骸”,是研究宇宙極端環境中物理規律的理想實驗室。“脈沖星的發現和研究，是國際上大射電望遠鏡關鍵科學目標之一，是在科學前沿‘逐鹿中原’的必爭之地。”中國科學院國家天文臺研究員韓金林說。
脈沖星的一個主要特征是發射高度周期性的脈沖，周期在1.4毫秒到23秒之間。十年以上的脈沖星測時觀測表明，脈沖星周期的長期穩定性，特別是被稱為“毫秒脈沖星”的短周期脈沖星，可以與地球上最好的原子鐘相媲美。這些高度穩定的“時鐘”分散在我們的銀河系中，遠離嘈雜的地球的擾動，這導致了許多令人興奮的應用，包括探測來自遙遠星系的低頻引力波，以及對引力理論的一些最嚴格的檢驗。
FAST是500米口徑球面射電望遠鏡的簡稱，被譽為“中國天眼”,是目前世界上靈敏度最高的射電望遠鏡，配備的19波束L波段接收機，成為世界上最強大的脈沖星搜尋利器。
為了發現更多的脈沖星，FAST開展了脈沖星快照巡天。截至2021年4月，脈沖星快照巡天共計觀測了約126平方度的銀道面區域，新發現了201顆脈沖星，其中包括一批最暗弱的脈沖星、挑戰當代銀河系電子分布模型的大色散量脈沖星、40顆毫秒脈沖星、16顆脈沖雙星、一批模式變化和消零脈沖星以及射電暫現源等。
韓金林表示，在新發現的脈沖星中，一部分特殊脈沖星的色散量遠遠超過目前最好銀河系電子分布模型的預計。如果利用銀河系電子分布模型估算脈沖星距離，這些脈沖星應該坐落在銀河之外。考慮到銀河系在這些方向有銀河系的旋臂，它們含有大量電子氣體云團，很可能是銀河系電子分布模型中這些云團的數目或云團里的電子密度被嚴重低估了。因此，“新發現的脈沖星對當代通用的銀河系電子分布模型提出挑戰。”韓金林強調。
目前發布的脈沖星快照巡天早期結果還包括了40顆毫秒脈沖星，其中至少有14顆位于密近雙星系統中。“毫無疑問，后續對這些毫秒脈沖星的測時觀測可以用來探測來自遙遠星系的低頻引力波，還可用于建立脈沖星時間和空間基準，其中一些脈沖星將會成為檢驗引力理論的絕佳利器，因此這些發現是對該領域的一個顯著貢獻。”韓金林說。
除此之外，脈沖星快照巡天還發現了大約12顆模式變換或消零脈沖星、1顆旋轉射電暫現源以及與超新星遺跡成協的脈沖星。這些特殊脈沖星對研究脈沖星輻射物理有著重要的意義。
對此，澳大利亞科學院院士曼徹斯特評論道，到目前為止，脈沖星快照巡天僅覆蓋了FAST可觀測天區一小部分，已經發現了201顆以前未知的脈沖星。作為一個巡天項目早期階段，這數目令人印象非常深刻……發現40個毫秒脈沖星，是一個了不起的成就……論文揭示了FAST在脈沖星天文學特別是脈沖星搜尋方面的大好前景。
