在中国科学院国家天文台近期举办的FAST脉冲星科学研讨会上,一项振奋人心的消息被公布:被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST,截至2024年11月,已探测到超过1000颗新脉冲星,这一数字超越了同期全球其他望远镜的总和。这些新发现的脉冲星中,包含大量毫秒脉冲星与脉冲星双星,极大地丰富了脉冲星家族的多样性与数量,对研究脉冲星的形成机制和演化路径具有深远影响。
脉冲星,作为中等质量恒星坍缩后的产物,以其极高的密度、强大的磁场和快速的自转特性,成为宇宙中的独特存在。它们如同宇宙中的灯塔,定期发射电磁波,不仅为研究极端物理条件提供了宝贵平台,也为揭开宇宙起源与演化的神秘面纱提供了关键线索。
回溯至2016年,以南仁东为首的科研团队成功建造了FAST,这一全球最大的单口径射电望远镜,标志着射电天文学研究迈入了一个全新的时代。然而,面对有限的观测时间,如何高效利用FAST成为了亟待解决的问题。为此,“中国脉冲星计时阵”(CPTA)团队应运而生,致力于优化观测策略。
在国家天文台研究员韩金林的带领下,王绶琯巡天突击队创新性地发展了“FAST银道面脉冲星快照巡天”模式,通过高效覆盖脉冲星密集区域,已发现超过750颗脉冲星,占FAST总发现量的七成以上。这些发现中,包括110颗偶发脉冲星、170余颗毫秒脉冲星以及150多个双星系统,为理解双星演化路径和监测引力波提供了宝贵数据。
与此同时,清华大学教授李菂的团队则另辟蹊径,独创噪声注入技术,并成功实施了CRAFTS多科学目标同时巡天观测模式,系统性地发现了208颗脉冲星,其中包括毫秒脉冲星、蜘蛛脉冲星以及FAST首个双中子星等原创性成果,进一步拓宽了脉冲星研究的视野。
北京大学研究员李柯伽的团队则专注于毫秒脉冲星的精密测时研究,并与中国脉冲星测时阵列合作团队在噪声分析、偏振测量、星际介质研究和引力波探测等方面取得了显著进展。他们的研究揭示,几乎所有毫秒脉冲星都具有全向辐射的特性,这一发现将深刻影响未来毫秒脉冲星的巡天策略。
新疆天文台研究员王娜的团队也在脉冲星辐射物理、形成与演化以及星际介质领域取得了重要突破。他们深入探究了脉冲星辐射的演化规律,探索了毫秒脉冲星的形成机制,并首次实现了年轻脉冲星的三维度速度测量,为理解脉冲星的诞生机制提供了有力证据。
FAST还对球状星团中的脉冲星进行了深入探测。自2017年10月起,国家天文台副研究员潘之辰负责的FAST球状星团脉冲星巡天项目已发现近60颗脉冲星,其中包括轨道周期最短的脉冲星双星系统、自转最慢的球状星团脉冲星以及轨道周期最长的奇特脉冲星等,为脉冲星研究开辟了新方向。
自FAST观测调试以来,短短七年内便发现了超过1000颗脉冲星,约占已知脉冲星总数的四分之一。这些珍贵的样本不仅深化了我们对脉冲星形成与演化的认识,还为利用FAST进行高精度脉冲星计时研究提供了坚实基础。这一研究不仅有助于检验爱因斯坦广义相对论的正确性,还为打开纳赫兹低频引力波窗口提供了可能。
“CPTA团队已经获得了反映纳赫兹引力波存在的最佳置信度证据。”北京大学教授徐仁新的这一评价,无疑为FAST的未来研究增添了更多期待。