脉冲星是高速旋转的中子星,是恒星演化晚期的一种重要的归宿,有关研究工作曾两获诺贝尔奖。在两千多颗已探测到的脉冲星中,有一类为数仅有20多颗的X射线强磁脉冲星(以下简称磁星),表面磁场强度达10的14次方高斯上下,超过平均值一两个量级,它们据信通过磁场的衰减来为其高能辐射提供能量。作为强烈光变暂现源的X射线暂现磁星则是更为罕见的品种,已知的原只有8个。
天文和空间科学学院博士生周平和导师陈阳、李向东教授,以及由他们领头的一个包括加拿大、荷兰和日本合作者在内的国际研究团队,通过“XMM-Newton”X射线空间望远镜的观测,在对超新星遗迹Kes79的研究中,在它的南侧发现了新的暂现磁星3XMM J185246.6+003317(图1)。这颗磁星是我国学者发现的第一颗脉冲星,这次发现是我国脉冲星研究领域的一项零的突破,凝聚着我国业内学者长年的努力、积累和互助之功。这项研究成果将刊登在美国Astrophysical Journal Letters上。
磁星是所有脉冲星中自转周期最长的一类,新发现的磁星自转周期周期达11.56秒(图2),在目前已知的9颗暂现磁星中又是最长的。磁星是宇宙中威力最强大的磁铁,如果处在月球的位置上,它的磁场将能把地球上所有的银行卡、手机、电脑硬盘等物品上储存的信息完全抹去。该磁星距离地球大约两万光年,它与紧邻的超新星遗迹Kes79可能有着潜在的物理联系,它与遗迹内部一颗据认为可能是磁场较弱的“反磁星”的中央致密天体之间的物理关联性令人困惑,具有极大的研究价值。
这颗磁星的不寻常之处还在于它强烈的光变。从2001到2007年,在“Chandra”和“XMM-Newton”两个空间X射线望远镜的观测中都未探测到它。但是在2008、2009年“XMM-Newton”的观测中,它赫然出现(图1)。而在近期的“Swift”空间望远镜的观测中,它再度失踪。这种“暂现”的磁星有一个从沉寂到爆发、再归于沉寂的周期性往复,由星体内部磁场等物理条件和活动所主导。这些条件和活动,蕴含了脉冲星这样的致密天体内部深刻的物理信息。
该项研究得到了国家自然科学基金重点项目11233001、11133001,973项目2009CB824800,以及教育部博士点基金20120091110048的资助。(天文与空间科学学院 陈阳)
图1:图片中间展示的是银河系内的超新星遗迹“Kes79”,蓝色显示X射线辐射,红色显示射电辐射。在图片的下侧,右图箭头所指的蓝色光斑是新发现的暂现X射线强磁脉冲星,它在2008年的观测中赫然出现,而在左图显示的2007年的观测中不见踪影。在靠近图片中心的地方,还有另一颗称为“中央致密天体”的中子星。图片上的缝隙是望远镜的探测器留下的。
图2:磁星3XMM J185246.6+003317的功率谱显示了非常明显的脉冲周期11.56秒(频率0.0865赫兹)。