中国天眼FAST探测到76颗隐秘的偶发脉冲星

中国科学院国家天文台网站2日发布消息，近期由中国科学院国家天文台的韩金林研究员领导的“王绶琯巡天突击队”利用中国天眼FAST在“银道面脉冲星快照（GPPS）巡天”项目中，新发现了76颗偶发脉冲星，其中包括人类已知脉冲星中最暗弱的一组天体，它们仅在极少数的旋转周期内发出脉冲辐射，国际上通常将其称为“旋转射电暂现源（RRAT）”。该研究团队还运用FAST对国际上已知的59颗RRAT进行高灵敏度的观测，进一步证实了RRAT就是偶发脉冲星。这一相关研究成果于10月2日以封面论文的形式发表在我国的天文学国际学术期刊《天文和天体物理学研究（RAA）》上。

与普通脉冲星相比，新发现的以及已知的旋转射电暂现源RRAT的辐射流量低了大约一个数量级。

早期发现的旋转射电暂现源RRAT表现得非常独特，与大多数脉冲星不同，它们不连续地发出脉冲辐射，通常在很多旋转周期中仅偶尔发生一次脉冲。因此，它们在传统的脉冲星搜寻体系中难以被捕捉到，需要通过高灵敏度望远镜的观测数据逐个检测脉冲，并最终挖掘出它们的共同周期。自2006年首次发现第一个RRAT以来，全球范围内的射电望远镜已经总共发现了160多颗RRAT。根据以前对少数RRAT的研究，天文学家认识到它们具有特殊的特性，大约占脉冲星总数的5%。

中国国家天文台的科研团队运用他们自主研发的高效单脉冲搜索程序，对FAST的“银道面脉冲星快照巡天”数据进行系统性的单脉冲搜索。他们成功发现了76颗新的暗弱RRAT，并将这些发现分为四类：1）26颗尚未确定自转周期的射电瞬变源；2）16颗已确定周期的标准RRAT；3）10颗长期沉默但在短时间内发射周期信号的极端消失脉冲星；4）24颗偶然发射强脉冲的极度暗弱脉冲星。通过单脉冲搜索技术发现的偶发脉冲星占FAST巡天总脉冲星数的约12%。这些新发现的偶发脉冲星辐射流量密度与普通脉冲星相比低了一个数量级，最低的已经达到了亚微央量级。

为了更深入地了解RRAT的物理性质，该团队利用FAST对国际上已知的59颗RRAT进行了观测。他们的研究发现：25颗RRAT在FAST的观测数据中表现出普通脉冲星的特征，5颗是极端消失脉冲星，13颗是偶发强脉冲的暗弱脉冲星，而在FAST的有限观测时间内，另外5颗只检测到了几个脉冲。此外，还有11颗RRAT可能处于熄灭状态，因此FAST没有检测到它们的信号。值得注意的是，由于FAST的高灵敏度观测，这59颗RRAT中没有一颗表现出标准RRAT的特征。

中国天眼还对这些偶发脉冲的偏振信号进行了探测，发现它们的偏振位置角遵循平均脉冲轮廓的偏振位置角曲线，这表明RRAT的偶发强脉冲和正常辐射的极弱脉冲来自中子星磁层的同一区域。

这项研究对于深入理解银河系中恒星死亡后形成的致密残骸以及它们的辐射特性具有重要意义。高灵敏度的观测在揭示这些天体的物理特性方面扮演了关键角色。

中国天眼最新发现的偶发脉冲星（图中展示了其中3例）。从左到右分别是：经典RRAT、极端消失脉冲星以及偶然发射强脉冲的暗弱脉冲星。