FAST 望远镜首次探测到脉冲星三维速度和自转轴共线

北京时间 5 月 6 日消息，基于中国 FAST 望远镜的观测，国家天文台李菂、朱炜玮团组的姚菊枚博士首次找到了脉冲星三维速度与自转轴共线的证据。脉冲星是大质量恒星死亡时的超新星爆炸催生的中子星。当前的超新星模拟不能产生速度和自转轴共线的中子星，显示了人类对于中子星起源这一复杂过程所包含的物理机制、例如中微子辐射还需加深认识。这一重要发现标志了 FAST 深度研究脉冲星的开始。相关论文于北京时间 2021 年 5 月 6 日发表在国际学术期刊《自然・天文》（Nature Astronomy）杂志。

▲J0538+2817 的速度和自转轴在单位球面上的分布，其中红色和灰色表示的是速度的 2-sigma 的分布，深绿色和浅绿色表示 FAST 偏振给出的自转轴 2-sigma 的分布，蓝色和黄色表示 X-ray 观测给出的自转轴 2-sigma 的分布。

相对前身星（OB 星），年轻脉冲星具有更高的运动速度和更快的自转。经过几十年的研究，科学家们发现一些年轻脉冲星的速度和自转轴普遍存在共线的关系。但由于年轻脉冲星径向速度测量非常困难，在以往的研究中对脉冲星速度和自转轴方向的比较停留在垂直于视线方向的二维平面上。基于 FAST 对处于超新星遗迹 S147 中脉冲星 J0538+2817 的观测，姚菊枚博士等人首次通过闪烁分析的方法获得脉冲星 J0538+2817 在超新星遗迹 S147 中径向位置和速度，结合已有切向速度测量获得了三维速度。同时，高精度偏振数据分析给出了三维自转轴的朝向。图 1 给出了三维速度和自转轴矢量在单位球面上的分布，在 68% 的致信区间内这两个矢量的夹角小于 23 度。

FAST 是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜。此项工作是综合和全面分析 FAST 脉冲星数据的代表性成果。在科学委员会、时间分配委员会和 FAST 运行中心的支持下，这一方向的系统测量正在逐步展开，有望深度揭示中子自旋的起源。

本工作得到中国科学院天文大科学研究中心 FAST FELLOWSHIP 的支持，主要合作单位包括新疆天文台、澳大利亚科学与工业组织、美国加州大学、德国马普射电天文研究所、英国曼彻斯特大学及美国奥伯林大学。

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