基于“中国天眼”FAST的观测 ， 我国天文学家首次找到了脉冲星三维速度与自转轴共线的证据 。 这一重要发现标志着天文学家开始利用FAST深度研究脉冲星 。 相关论文于2021年5月6日发表在国际学术期刊《自然·天文》杂志 。
大质量恒星死亡时 ， 会以超新星爆炸为自己举行“葬礼” ， 在这一过程中会催生出一类中子星——脉冲星 。 中子星的起源包含了极其复杂的物理机制 ， 当前人类用计算机所进行的超新星模拟 ， 无法产生速度和自转轴共线的中子星 ， 这说明人类对于中子星起源的认识还需进一步加深 。
比起自己的“前身”恒星 ， 年轻的脉冲星具有更高的运动速度和更快的自转 。 经过几十年的研究 ， 科学家们发现一些年轻脉冲星的速度和自转轴普遍存在共线的关系 。 但由于年轻脉冲星径向速度测量非常困难,在以往的研究中对脉冲星速度和自转轴方向的比较停留在垂直于视线方向的二维平面上 。
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▲超新星遗迹S147及脉冲星J0538+2817运动（velocity）和自旋（spin）方向示意图（制图：中国搜索黄琨、国家天文台王培）
基于FAST对处于超新星遗迹S147中脉冲星J0538+2817的观测 ， 中国科学院国家天文台研究员李菂、朱炜玮团组的姚菊枚博士等人首次用闪烁分析的方法 ， 获得该脉冲星在超新星遗迹S147中径向位置和速度 ， 并结合已有切向速度测量获得了三维速度 。 同时 ， 高精度偏振数据分析给出了三维自转轴的朝向 。 研究给出的三维速度和自转轴矢量在单位球面上的分布显示 ， 在68%的致信区间内 ， 这两个矢量的夹角小于23度 。
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▲J0538+2817的速度和自转轴在单位球面上的分布 ， 其中红色和灰色表示的是速度的2-sigma的分布 ， 深绿色和浅绿色表示FAST偏振给出的自转轴2-sigma的分布 ， 蓝色和黄色表示X-ray观测给出的自转轴2-sigma的分布（该项目研究组提供）
FAST是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜 。 此项工作是综合并全面分析FAST脉冲星数据的代表性成果 。 在科学委员会、时间分配委员会和FAST运行中心的支持下 ， 这一方向的系统测量正在逐步展开 ， 有望深度揭示中子自旋的起源 。
作者：许琦敏
责任编辑：任荃
【天文|“中国天眼”开启脉冲星深度研究！《自然·天文》：FAST首次探测到脉冲星三维速度和自转轴共线】
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