银河系首次发现一个具有超强磁场的新天体

探索宇宙奥秘的另一个新窗口已经打开。昨天，发表在国际权威学术期刊《自然》上的一项成果显示，天文学家通过SKA(平方公里阵列)3354先导望远镜对西澳大利亚murchison宽场阵列(MWA)的观测数据，在低频射电天空中发现了一个具有超强磁场的新天体。

这一由中国科学院上海天文台参与的重要发现，将打破低频射电天空长期以来的沉寂与平静。以SKA及其领先望远镜为代表的新一代射电望远镜，正以更深更广的观测能力迎接射电瞬变源研究的新时代。

本科生实习生的意外发现

由于超新星爆发、伽马射线爆发、黑洞吸积盘等暂时性天体的存在，无线电波段高于1千兆赫(GHz)的高频射电天空光芒四射，但低频射电天空异常宁静。

MWA的主要观测波段为70-300兆赫(MHz)，一般观测河外星系的核心。然而，从2018年1月初到3月底，它记录了至少71个神秘天体的光。

“这就像一个即将坏掉的灯泡。它时亮时灭，然后一直到今天——都是完全无声的，再也不亮了。”中国科学院上海天文台助理研究员张翔是本文的第二作者。她的澳大利亚合作者、澳大利亚柯廷大学国际射电天文学研究中心的Hurley-Walker博士分析了SKA领航望远镜的观测数据，发现它是一个具有异常缓慢的周期性辐射的临时射电源。

有趣的是，是赫尔利沃克博士教的一个本科生实习生最先发现了这个异常数据。2021年2月，实习生在整理过往资料时发现了这种神奇的“光”，于是向导师报备。对数据进行初步处理后，Hurley-Walker发现“亮度”可能是偏振的来源，于是找到了从事这项研究的张翔。

此后，他们通过合作者重新观测并建立了理论物理模型，最终确定这个暂时的源头位于距离地球仅4200光年的银河系。从地球上看，它就在银河系旁边。在突发阶段，它是150兆赫波段南方天空中30个最亮的无线电源之一。它的爆发周期约为18分钟，比已知最长的脉冲星爆发周期长9倍。每次爆发大约持续30-60秒，有些爆发不到0.5秒。另一方面，在更多的情况下，观察到它在几个小时内平稳进化，就像一颗闪亮的珍珠。

打开一个搜索低频瞬变源的新窗口。

到目前为止，在光学、红外和高能观测中，天文学家还没有找到这个新天体的对应物，这给这颗“新星”蒙上了神秘的面纱。

“目前我们从它的超强极化特性推断，它有超强磁场。”张翔解释说，因为偏振测量显示，这个天体的线偏振度在90%左右，超过了所有已知脉冲星在150 MHz频段的同一个观测模式。

然而，这种瞬态源的长周期和低频带的高极化程度不能用已知的脉冲星理论模型和观测特征来解释。因此，研究人员排除了它是一颗普通脉冲星的可能性，国际科学界对它的性质进行了热烈的讨论。研究小组认为，它更有可能是一颗磁星或具有超强磁场的白矮星。

这一发现发表在《自然》杂志上，因为它为搜索低频瞬变源打开了一个新的窗口。这是一个长期被忽视的领域。——由于银道面复杂的射电发射结构和强烈的行星际闪烁，在以往的大多数低频射电巡天项目中，对瞬变源的搜索往往局限于远离银道面的区域，没有系统地搜索几分钟到几个小时的瞬变源。

“如果我们能够继续探测到更多具有相似特征的瞬态源，并揭示其物理性质，就意味着银河系中存在一类具有超强磁场的长周期恒星，这有助于全面了解恒星的演化和死亡。”张翔透露，研究团队正在进行系统搜索，寻找更多这类恒星，并建立大样本进行统计研究，以填补磁星研究的空白。

中国团队深度参与新发现。

这一瞬变源的发现得益于高灵敏度的SKA低频导频射电望远镜和根据SKA数据特点定制的SKA区域中心计算集群。作为MWA的正式成员，上海天文台参与了MWA的第二阶段工作，优先获取相关数据和科学资源，培养我国科学数据处理和科学分析研究人才，为未来SKA科学研究做好准备。

早在几年前，科技部和教育部就推出了面向未来的SKA人才培养战略。作为参与SKA项目的留学生，张翔于2015年入选澳大利亚留学，开始参与MWA等SKA试点望远镜的研究项目。2021年，张翔回国加入上海天文台SKA团队。这次，她承担了这项工作中的偏振校准和偏振数据分析，并在论文中制作了三幅关键图像。

据SKA中国区域中心原型负责人陶安研究员介绍，该项目原始数据庞大，数据处理过程复杂，对计算集群的要求极高。上海天文台利用中国SKA区域中心自主研发的样机，对本项目的部分MWA数据进行了计算和存储，参与了宽带偏振数据的处理和部分偏振图像的分析，并与澳大利亚SKA区域中心的计算设备一起完成了其他数据处理任务。

自2019年11月建成以来，中国SKA区域中心原型连续两年入选“中国十大天文科技进步”，被国际平方公里阵列天文台组织(SKAO)认定为“全球首个SKA区域中心原型”。未来将继续为SKA领航望远镜的大规模巡天项目提供计算资源和技术支持，帮助全球SKA科学家产生更多原创成果。