巡天观测 FAST望远镜新发现201颗脉冲星

来自中国科学院国家天文台等单位的研究人员，利用FAST望远镜开展的巡天观测取得重要进展，新发现了201颗脉冲星。相关研究成果5月20日作为封面文章正式发表于《天文和天体物理学研究》上。

脉冲星是大质量恒星死亡后的“遗骸”，是研究宇宙极端环境中物理规律的理想实验室。“脉冲星的发现和研究，是国际上大射电望远镜关键科学目标之一，是在科学前沿‘逐鹿中原’的必争之地。”中国科学院国家天文台研究员韩金林说。

脉冲星的一个主要特征是发射高度周期性的脉冲，周期在1.4毫秒到23秒之间。十年以上的脉冲星测时观测表明，脉冲星周期的长期稳定性，特别是被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星，可以与地球上最好的原子钟相媲美。这些高度稳定的“时钟”分散在我们的银河系中，远离嘈杂的地球的扰动，这导致了许多令人兴奋的应用，包括探测来自遥远星系的低频引力波，以及对引力理论的一些最严格的检验。

FAST是500米口径球面射电望远镜的简称，被誉为“中国天眼”，是目前世界上灵敏度最高的射电望远镜，配备的19波束L波段接收机，成为世界上最强大的脉冲星搜寻利器。

为了发现更多的脉冲星，FAST开展了脉冲星快照巡天。截至2021年4月，脉冲星快照巡天共计观测了约126平方度的银道面区域，新发现了201颗脉冲星，其中包括一批最暗弱的脉冲星、挑战当代银河系电子分布模型的大色散量脉冲星、40颗毫秒脉冲星、16颗脉冲双星、一批模式变化和消零脉冲星以及射电暂现源等。

韩金林表示，在新发现的脉冲星中，一部分特殊脉冲星的色散量远远超过目前最好银河系电子分布模型的预计。如果利用银河系电子分布模型估算脉冲星距离，这些脉冲星应该坐落在银河之外。考虑到银河系在这些方向有银河系的旋臂，它们含有大量电子气体云团，很可能是银河系电子分布模型中这些云团的数目或云团里的电子密度被严重低估了。因此，“新发现的脉冲星对当代通用的银河系电子分布模型提出挑战。”韩金林强调。

目前发布的脉冲星快照巡天早期结果还包括了40颗毫秒脉冲星，其中至少有14颗位于密近双星系统中。“毫无疑问，后续对这些毫秒脉冲星的测时观测可以用来探测来自遥远星系的低频引力波，还可用于建立脉冲星时间和空间基准，其中一些脉冲星将会成为检验引力理论的绝佳利器，因此这些发现是对该领域的一个显著贡献。”韩金林说。

除此之外，脉冲星快照巡天还发现了大约12颗模式变换或消零脉冲星、1颗旋转射电暂现源以及与超新星遗迹成协的脉冲星。这些特殊脉冲星对研究脉冲星辐射物理有着重要的意义。

对此，澳大利亚科学院院士曼彻斯特评论道，到目前为止，脉冲星快照巡天仅覆盖了FAST可观测天区一小部分，已经发现了201颗以前未知的脉冲星。作为一个巡天项目早期阶段，这数目令人印象非常深刻……发现40个毫秒脉冲星，是一个了不起的成就……论文揭示了FAST在脉冲星天文学特别是脉冲星搜寻方面的大好前景。（科技日报记者陆成宽）