慧眼衞星刷新宇宙天體磁場直接測量最強紀錄

最近，我國慧眼衞星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星中發現了能量高達146千電子伏的迴旋吸收線，其對應的中子星表面磁場強度超過16億特斯拉。相關研究成果在線發表於《天體物理雜誌通訊》。

“這是繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場之後，慧眼衞星再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收線和宇宙最強磁場直接測量的世界紀錄。”7月5日，在接受科技日報記者採訪時，慧眼衞星首席科學家、中科院高能所研究員張雙南指出。

中子星是宇宙中磁場最強的天體，中子星X射線雙星系統由中子星與其伴隨恆星組成。伴隨恆星的氣體在中子星的強引力作用下會落向中子星，形成圍繞中子星高速轉動的氣體盤，也就是吸積盤。吸積盤上的物質會沿着磁力線落到中子星表面，併發出強烈的X射線輻射。該輻射隨着中子星的轉動，會形成周期性的X射線脈衝信號，因此這類天體也被稱為“X射線吸積脈衝星”。

大量觀測發現，這一類天體在X射線輻射能譜上會出現“凹陷”結構。理論認為，這是電子在磁場中迴旋的電子共振散射造成的，因此這種“凹陷”結構被稱為迴旋吸收線，吸收線處的能量對應着磁場強度，利用該現象可以直接測量中子星表面附近的磁場強度。

“迴旋吸收線處的能量對應的磁場強度就是中子星表面的磁場強度，這是目前直接測量中子星表面磁場強度的唯一方法。”張雙南説道。

以往，天文學家在銀河系以外的多個星系發現超亮X射線脈衝星，並推測該脈衝星的磁場強度很高，但他們一直沒有找到直接測量證據。

“本次發現不僅是迄今宇宙天體磁場直接測量的最高紀錄，也是首次在超亮X射線源中直接測量了其中子星的表面磁場。”張雙南説。

在張雙南看來，這一成果的取得離不開慧眼衞星的獨特優勢。慧眼衞星是我國第一顆X射線天文衞星，承載着高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器。

“與國外的X射線衞星相比，慧眼衞星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間分辨率高、觀測強源沒有光子堆積效應等突出優點，打開了觀測黑洞、中子星硬X射線快速光變和能譜研究的新窗口。”張雙南説道。