中子星X射线双星系统由中子星与其伴随恒星组成,伴随恒星的气体在中子星的强引力作用下落向中子星,形成了围绕中子星高速转动的气体盘,称为吸积盘。吸积盘上的物质会沿着中子星的磁力线落到中子星表面,发出强烈的X射线辐射,该辐射随着中子星的转动,形成周期性的X射线脉冲信号,因此这类天体也被称为“X射线吸积脉冲星”。
观测发现,这一类天体在X射线辐射能谱上会出现“凹陷”结构,这是X射线光子被在磁场中回旋运动的电子共振散射吸收造成的,被称为回旋吸收线。回旋吸收线处的能量对应的磁场强度就是中子星表面的磁场强度,这是目前直接测量中子星表面附近磁场强度的唯一方法。超亮X射线脉冲星是X射线光度具有超常亮度的特殊X射线吸积脉冲星,以前在银河系以外的多个星系里发现,天文学家推测其脉冲星的磁场强度很高,但并没有直接测量证据。
“慧眼”卫星对银河系内第一颗超亮X射线脉冲星的爆发进行了详尽的宽能段观测,此次在其能谱上发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线,对应超过16亿特斯拉的中子星表面磁场。这不仅是迄今宇宙天体磁场直接测量的最高纪录,而且也首次在超亮X射线源中直接测量了其中子星的表面磁场。此外,科研团队还首次从观测上直接证明中子星除两极对称的偶极磁场外,的确具有更加复杂的非对称磁场结构。
慧眼卫星是我国第一颗X射线天文卫星,承载高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器,观测能区为1-250keV。与国外的X射线卫星相比,慧眼卫星具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间很小、观测强源没有光子堆积效应等突出优点,打开了观测黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口。“慧眼”卫星连续三次刷新回旋吸收线能量测量的最高纪录,表现出在探测天体高能X射线能谱方面具有国际领先的独特能力。(总台央视记者帅俊全)
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