“慧眼”衛星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線(xiàn)雙星發(fā)現了能量高達146千電子伏的回旋吸收線(xiàn)，對應超過(guò)16億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng)，再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收線(xiàn)和宇宙最強磁場(chǎng)直接測量的世界紀錄。該項研究工作主要由中國科學(xué)院高能物理研究所與德國圖賓根大學(xué)合作完成，近日在國際著(zhù)名期刊《天體物理雜志通訊》在線(xiàn)發(fā)表。
中子星是宇宙中具有最強磁場(chǎng)的天體，對其X射線(xiàn)能譜的回旋吸收線(xiàn)的探測是目前直接測量中子星表面磁場(chǎng)的唯一方法。此次發(fā)現，不僅是迄今宇宙天體磁場(chǎng)直接測量的最高紀錄，而且也首次在超亮X射線(xiàn)源中直接測量了其中子星的表面磁場(chǎng)。
通常認為，中子星的表面磁場(chǎng)結構復雜，既有延展范圍很大的偶極磁場(chǎng)，也有局限于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。以前各種間接方法只能估算延展較遠的中子星偶極磁場(chǎng)。本次“慧眼”衛星直接測量到Swift J0243.6+6124的表面磁場(chǎng)強度，比通過(guò)間接方法給出的偶極磁場(chǎng)強度高大約一個(gè)數量級，說(shuō)明其對應于中子星表面附近的多極磁場(chǎng)。這是首次從觀(guān)測上直接證明中子星除兩極對稱(chēng)的偶極磁場(chǎng)外，的確具有更加復雜的非對稱(chēng)磁場(chǎng)結構。
“慧眼”衛星是我國第一顆X射線(xiàn)天文衛星，承載高能X射線(xiàn)望遠鏡、中能X射線(xiàn)望遠鏡和低能X射線(xiàn)望遠鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監測器。與國外的X射線(xiàn)衛星相比，“慧眼”衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線(xiàn)能段的有效面積最大、時(shí)間分辨率高、探測死時(shí)間很小、觀(guān)測強源沒(méi)有光子堆積效應等突出優(yōu)點(diǎn)，打開(kāi)了觀(guān)測黑洞、中子星硬X射線(xiàn)快速光變和能譜研究的新窗口。
2020年，“慧眼”衛星在編號為GRO J1008—57的中子星中探測到了90千電子伏的回旋吸收線(xiàn)，對應10億特斯拉的中子星表面磁場(chǎng)，是當時(shí)宇宙磁場(chǎng)直接測量的世界紀錄。隨后，“慧眼”團隊還在另外一個(gè)中子星的能譜上探測到了約100千電子伏的回旋吸收線(xiàn)?！盎垩邸毙l星連續3次刷新回旋吸收線(xiàn)能量測量的最高紀錄，表現出在探測天體高能X射線(xiàn)能譜方面具有國際領(lǐng)先的獨特能力。