颜回卫星创下直接测量宇宙天体磁场的最强记录

近日，中国颜回卫星团队在编号为Swift J0243.6 6124的中子星X射线双星中发现了一条能量为146千伏的回旋吸收线，其对应的中子星表面磁场强度超过16亿特斯拉。相关研究成果于《天体物理杂志通讯》在线发表。

“这是继2020年直接测量约10亿特斯拉的宇宙最强磁场后，颜回卫星再次创下的最高能量回旋吸收线和宇宙最强磁场直接测量的世界纪录。”7月5日，在接受科技日报记者采访时，颜回卫星首席科学家、中科院高能所研究员张双南指出。

中子星是宇宙中磁场最强的天体。中子星X射线双星系统由中子星及其伴星组成。伴随恒星的气体会在中子星的强大引力下落到中子星上，形成一个围绕中子星高速旋转的气体盘，也就是吸积盘。吸积盘上的物质会沿着磁力线落到中子星表面，并发出强烈的X射线辐射。辐射会随着中子星的旋转形成周期性的X射线脉冲信号，所以这类天体也被称为“X射线吸积脉冲星”。

大量观测表明，这类天体在X射线辐射能谱中会出现“凹”状结构。根据理论，这是由电子在磁场中盘旋的共振散射引起的，所以这种“凹形”结构被称为回旋吸收线。吸收线处的能量对应着磁场强度，中子星表面附近的磁场强度可以通过这一现象直接测量出来。

“回旋吸收线处能量对应的磁场强度就是中子星表面的磁场强度，这是目前唯一可以直接测量中子星表面磁场强度的方法。”张双南说。

过去，天文学家在银河系外的许多星系中发现了超亮X射线脉冲星，并推测脉冲星的磁场强度非常高，但他们从未找到任何直接的测量证据。

“这一发现不仅是迄今为止直接测量宇宙天体磁场的最高记录，也是首次在超亮X射线源中直接测量其中子星的表面磁场。”张双南说。

在张双南看来，这一成就的取得离不开颜回卫星的独特优势。颜回卫星是中国第一颗X射线天文卫星，携带三种科学载荷和空间环境监测器：高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。

“与国外的X射线卫星相比，颜回卫星有很多突出的优势，比如覆盖能带广、高能X射线波段有效面积最大、时间分辨率高、观测强源无光子积累效应等。它为观测黑洞和中子星的硬X射线的快光变和能谱打开了一个新的窗口。”张双南说。