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毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型

520，中國(guó)科學(xué)家用新發(fā)現(xiàn)的 212 顆脈沖星向祖國(guó)表白！
“這項(xiàng)工作是中國(guó)脈沖星研究的里程碑，不僅僅是發(fā)現(xiàn)這么大批量的脈沖星，而是因?yàn)槲覀冊(cè)谑澜缟下氏冗M(jìn)入微 Jy 高靈敏度脈沖星搜尋區(qū)。” 被自己的新聞刷屏了一天的中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)研究員韓金林，談起團(tuán)隊(duì)剛發(fā)表的成果，依然十分激動(dòng)。
同事告訴他 “今天圈里被您刷屏了”，他卻答道：“這個(gè)是祖國(guó)的希望，最高領(lǐng)導(dǎo)的囑托！”
他表示：“脈沖星的發(fā)現(xiàn)和研究，是國(guó)際上大射電望遠(yuǎn)鏡關(guān)鍵科學(xué)目標(biāo)之一，是在科學(xué)前沿‘逐鹿中原’的必爭(zhēng)之地。”
毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型
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圖 | 韓金林團(tuán)隊(duì)（來(lái)源：受訪者）
韓金林團(tuán)隊(duì)使用 FAST 望遠(yuǎn)鏡開展了銀道面脈沖星巡天，最新發(fā)現(xiàn)了 212 顆脈沖星，這些脈沖星中包含 42 顆毫秒脈沖星、16 顆脈沖雙星、一批最暗弱的脈沖星、一批模式變化和消零脈沖星、可挑戰(zhàn)當(dāng)代銀河系電子分布模型的大色散量脈沖星、以及射電暫現(xiàn)源等。
毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型
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圖 | 通過(guò) FAST 的 19 束接收機(jī)三次切換形成 4x19 波束的天空快照，完整覆蓋 0.1575 平方度的天空面積（來(lái)源：受訪者）
北京時(shí)間 5 月 20 日，相關(guān)論文以《FAST 銀河系飛機(jī)脈沖星快照調(diào)查：項(xiàng)目設(shè)計(jì)和脈沖星發(fā)現(xiàn)》（The FAST Galactic Plane Pulsar Snapshot survey：I. Project design and pulsar discoveries）為題發(fā)表在《天文和天體物理學(xué)研究》上，并作為當(dāng)期封面文章。
毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型
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圖 | 《天文和天體物理學(xué)研究》當(dāng)期封面文章
據(jù)了解，該期刊由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)和中國(guó)天文學(xué)會(huì)主辦，是目前中國(guó)天文領(lǐng)域唯一的 SCI 期刊。
毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型
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圖 | 相關(guān)論文（來(lái)源：《天文和天體物理學(xué)研究》）
又迷人、又奇異的脈沖星
【 毫秒脈沖星|“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型】脈沖星（Pulsar）是宇宙中磁場(chǎng)最強(qiáng)、自轉(zhuǎn)最快、密度最高、相對(duì)論效應(yīng)較為顯著的天體，其特質(zhì)迷人且奇異，被認(rèn)為是研究宇宙極端環(huán)境中物理規(guī)律的理想實(shí)驗(yàn)室。
脈沖星的主要特征是會(huì)發(fā)射周期性的脈沖，其周期一般在 1.4 毫秒 - 23 秒之間。針對(duì) 10 年以上的脈沖星測(cè)時(shí)觀測(cè)表明，脈沖星周期具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而一類短周期脈沖星的周期，能跟地球上最好的原子鐘相媲美，又被稱為 “毫秒脈沖星”。
毫秒脈沖星 “中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn) 212 顆暗弱脈沖星，挑戰(zhàn)通用銀河系電子密度模型
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圖 | 新發(fā)現(xiàn)的脈沖星在銀河系中的位置（來(lái)源：受訪者）
1967 年 10 月，劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一些有規(guī)律的脈沖信號(hào)，它們的周期十分穩(wěn)定，為 1.337 秒。起初該實(shí)驗(yàn)室還以為是外星人發(fā)來(lái)的信號(hào)，但之后被確認(rèn)為一類新的天體。這就是脈沖星的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)，并被認(rèn)為是 20 世紀(jì) 60 年代天文的四大發(fā)現(xiàn)之一。
后來(lái)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了雙星，通過(guò)監(jiān)測(cè)對(duì)引力波輻射做出了首次物理驗(yàn)證。由于意義重大，與脈沖星相關(guān)的研究獲得了兩次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。從 1967 年至今的 54 年間，天文學(xué)家總共發(fā)現(xiàn)大約 3000 顆脈沖星，其中大約有 400 多顆是毫秒脈沖星。
來(lái)自中國(guó)的 FAST 是 500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的簡(jiǎn)稱，別稱 “中國(guó)天眼”，是當(dāng)前全球靈敏度最高的射電望遠(yuǎn)鏡，其配備的 19 波束 L 波段接收機(jī)，使其成為目前世界最強(qiáng)的脈沖星搜尋利器。它肩負(fù)的關(guān)鍵科學(xué)目標(biāo)之一正是發(fā)現(xiàn)并研究脈沖星，其中還涉及精確驗(yàn)證廣義相對(duì)論、限制極端物理?xiàng)l件下的物態(tài)方程、高精度時(shí)空基準(zhǔn)建立、引力波探測(cè)等重要問(wèn)題。
本次韓金林團(tuán)隊(duì)提出使用 FAST 進(jìn)行脈沖星快照巡天（the Galactic Plane Pulsar Snapshot survey，GPPS），對(duì)銀道面區(qū)域輪流進(jìn)行 5 分鐘的暗弱信號(hào)積分，使銀河系大面積脈沖星系統(tǒng)性搜尋得以進(jìn)入 μJy 量級(jí)的靈敏區(qū)域。
相比此前最靈敏的美國(guó) Arecibo 望遠(yuǎn)鏡 PALFA 巡天，此次 FAST 發(fā)現(xiàn)了 212 顆新脈沖星來(lái)看，其靈敏度高出美國(guó)的大約一個(gè)數(shù)量級(jí)，即新一批被發(fā)現(xiàn)的最暗弱脈沖星流量?jī)H為 5μJy 左右。
具體而言，新發(fā)現(xiàn)的脈沖星主要包含這幾類：
第一類，是在業(yè)內(nèi)被稱為正常脈沖星的星星，此次占比也最大；第二類，有 42 個(gè)是周期特別短并且轉(zhuǎn)動(dòng)高度穩(wěn)定的毫秒脈沖星，占總數(shù)的 20%；第三類，有 16 個(gè)脈沖星有非常親密的伴侶，是密近雙星；第四類，還有一部分經(jīng)常停止輻射的脈沖星，甚至僅僅偶然輻射脈沖的脈沖星；第五類，還有幾個(gè)超長(zhǎng)周期的脈沖星，周期達(dá)到 5 秒以上。

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