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银道 FAST望远镜新发现201颗脉冲星

【 银道|FAST望远镜新发现201颗脉冲星】新京报快讯（采访人员 张璐）采访人员今天（5月20日）获悉，国家天文台研究员韩金林领导的科研团队利用FAST望远镜开展银道面脉冲星巡天，取得重要进展，新发现了201颗脉冲星，其中包括一批最暗弱的脉冲星、挑战当代银河系电子分布模型的大色散量脉冲星、40颗毫秒脉冲星、16颗脉冲双星等。这一发现于今天（5月20日）发表在国内天文学国际期刊《天文和天体物理学研究》（英文简称RAA）上。
脉冲星是大质量恒星死亡后的残骸，是宇宙中密度最高、磁场最强、自转最快的一类迷人而又奇异的天体，是研究宇宙极端环境中物理规律的理想实验室。脉冲星长期以来都是天文和物理的前沿研究领域，涉及引力波探测、精确验证广义相对论、限制极端物理条件下的物态方程、高精度时空基准建立等重要基本问题。
脉冲星的发现和研究，是国际上大射电望远镜关键科学目标之一，是科学前沿“逐鹿中原”的必争之地。早年的脉冲星发现，以及脉冲星双星监测对引力波辐射做出的首次物理验证，因其意义重大，曾斩获过两项诺贝尔物理学奖。自1968年脉冲星发现到现在的50余年中，人类已经发现约3000颗脉冲星，其中约400多颗毫秒脉冲星。
脉冲星是相对较弱的射电源，FAST是目前世界上灵敏度最高的射电望远镜，配备的19波束L波段（1.4 GHz左右）接收机，成为世界上最强大的脉冲星搜寻利器。韩金林团队提出用FAST进行脉冲星快照巡天（the Galactic Plane Pulsar Snapshot survey，GPPS），对银道面区域轮流进行5分钟积分，首次使得银河系大面积脉冲星系统性搜寻进入μJy（微央斯基，央斯基是射电源强度的物理量）量级的灵敏区域。“望远镜盯着银道面区域连续看5分钟，可以把很多光子聚集起来，就能看到暗物质天体。”韩金林说。FAST观测预期能够发现1000颗左右的新脉冲星，期待发现特殊类型高科学价值的脉冲星。
2020年初，GPPS巡天项目正式开启观测。截至2021年3月，GPPS共计观测了约126平方度的银道面区域，占巡天项目总体规划的不到5%，但已经取得了丰硕的科学成果。目前已发现新脉冲星201颗。相比之前最灵敏的美国Arecibo望远镜PALFA项目巡天，GPPS巡天灵敏度总体而言要高约一个数量级。新发现的一批最暗弱脉冲星流量仅为5μJy左右。
在新发现的脉冲星中，一部分特殊脉冲星的色散量远远超过目前最好银河系电子密度分布模型的预计。如果利用银河系电子密度模型估算脉冲星距离，这些脉冲星应该坐落在银河之外。考虑到银河系在这些方向有银河系的旋臂，它们含有大量电子气体云团，很可能是银河系模型中这些云团的数目或云团里的电子密度被严重低估了。因此新发现的脉冲星对当代通用的银河系电子密度模型提出挑战。
GPPS巡天早期结果还发现了40颗毫秒脉冲星，其中至少有14颗位于密近双星系统中。后续对这些毫秒脉冲星的测时观测可以用来探测来自遥远星系的低频引力波，还可用于建立脉冲星时间和空间基准，其中一些脉冲星将会成为检验引力理论的绝佳利器。
新京报采访人员 张璐
编辑 樊一婧 校对 赵琳

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