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毫秒脈沖星 “中國天眼”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( 二 )


韓金林說，特別有意思的是幾個(gè)脈沖星居然顯得特別遠(yuǎn)，好像是銀河系之外的。
此次新發(fā)現(xiàn)的脈沖星，給當(dāng)代通用銀河系電子分布模型帶來了挑戰(zhàn)。具體而言，F(xiàn)AST 的探測結(jié)果表明，部分特殊脈沖星的色散量，遠(yuǎn)超當(dāng)下最好的銀河系電子分布模型（NE2001 和 YMW16）的估計(jì)。
如果利用模型來估算脈沖星的距離，就會(huì)發(fā)現(xiàn)脈沖星大概率均位于銀河之外。可能的原因是銀河系在相關(guān)方向存在旋臂（Spiral Arms），其中含有大量電子氣體云團(tuán)，因此在銀河系模型中的云團(tuán)數(shù)目、或者是云團(tuán)中的電子密度可能被嚴(yán)重低估。對此，韓金林表示：“這些脈沖星可能對我們理解銀河系的電子分布有重要的意義。”
毫秒脈沖星 “中國天眼”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 | 這些脈沖星（五角星）的電波色散 DM （色散量）表現(xiàn)出異常。它們位于銀河系本地旋臂和人馬座旋臂方向。那里大量電離氣體的團(tuán)塊顯然貢獻(xiàn)了顯著的電波色散 DM 值（來源：受訪者）
如下圖所示，其展示的是新發(fā)現(xiàn)脈沖星的色散量、和兩種銀河系電子密度模型估計(jì)的最大色散量值的比較，上面顯示所有脈沖星的色散量，均超出銀河系電子密度模型 NE2001 在此方向的最大值，而 6 顆脈沖星則超出銀河系電子密度模型 YMW16 給出的最大值。
毫秒脈沖星 “中國天眼”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)脈沖星的色散量、與兩種銀河系電子密度模型估計(jì)的最大色散量值的比較（來源：受訪者）
在 GPPS 巡天早期結(jié)果中，42 顆毫秒脈沖星也被發(fā)現(xiàn)，而且至少有 14 顆毫秒脈沖星位于緊密近雙星系統(tǒng)中。這一成果可用于探測遙遠(yuǎn)星系的低頻引力波、以及建立脈沖星時(shí)間和空間基準(zhǔn)，此外其中一些脈沖星還可作為檢驗(yàn)引力理論的 “絕佳利器”。
另外，大約 12 顆模式變換或消零脈沖星、1 顆旋轉(zhuǎn)射電暫現(xiàn)源（RRAT）以及與超新星遺跡成協(xié)的脈沖星，也是本次 GPPS 巡天的探索成果。這些特殊的脈沖星對于研究脈沖星輻射物理機(jī)制，將起到重要意義。
隨后，GPPS 巡天團(tuán)隊(duì)記錄并分析了偏振數(shù)據(jù)，并公開了 8 顆脈沖星的偏振參數(shù)和法拉第旋率，并使用這些高清靈敏的數(shù)據(jù)對 64 顆已知脈沖星的物理參數(shù)做了改進(jìn)。
為何能有這樣大規(guī)模的集中發(fā)現(xiàn)？
談及為何能有這樣大規(guī)模的集中發(fā)現(xiàn)？韓金林告訴 DeepTech ：“首先是有 FAST 這個(gè)高靈敏度的望遠(yuǎn)鏡，得到運(yùn)行團(tuán)隊(duì)支持，使得望遠(yuǎn)鏡好用；其次我們團(tuán)隊(duì)采取 5 分鐘凝視和快速切換的方式觀測，增加了靈敏度和望遠(yuǎn)鏡的使用效率。團(tuán)隊(duì)成員緊密合作，每個(gè)步驟都做到位，不然很難有這么大批量的發(fā)現(xiàn)；再就是，當(dāng)這些發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證需要大量望遠(yuǎn)鏡觀測機(jī)時(shí)，感謝 FAST 科學(xué)委員會(huì)批準(zhǔn)讓我們用。”
談及此次成果的意義，他表示：“這次大批量發(fā)布的脈沖星，種類非常齊全。對這些脈沖星進(jìn)行長期監(jiān)測，可能對天體輻射、引力理論檢驗(yàn)等學(xué)科前沿有重要推進(jìn)作用。長期以來，一直都是西方國家對科學(xué)前沿研究做非常大的主導(dǎo)性的貢獻(xiàn)，這次我們中國天文學(xué)家終于做了比較好的貢獻(xiàn)。希望經(jīng)過一段時(shí)間的努力，我們爭取成為全世界脈沖星的研究中心。”
回顧過往，該團(tuán)隊(duì)一步一個(gè)腳印地堅(jiān)持著自己的科研：2019 年 3 月，該團(tuán)隊(duì)剛剛完成初期觀測模式試驗(yàn)，就忙著搭建數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。一群年輕人 “五一”、暑假甚至國慶節(jié)都一直忙碌著，經(jīng)過初步處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一批脈沖星。當(dāng)年年底 FAST 科學(xué)委員會(huì)將其選定為重大優(yōu)先觀測項(xiàng)目之一。
毫秒脈沖星 “中國天眼”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 | FAST-GPPS 巡天要在 5 年內(nèi)完成藍(lán)線概述的銀河盤 ±10?的天空區(qū)域（來源：受訪者）
2020 年初，GPPS 巡天項(xiàng)目的觀測正式開啟，直到 2021 年 3 月，GPPS 累計(jì)觀測約 126 平方度銀道面區(qū)域，盡管只占不到 5% 的巡天項(xiàng)目總體規(guī)劃，所取得的成果已經(jīng)頗為豐碩，發(fā)現(xiàn)一大批脈沖星。
美國康奈爾大學(xué) (Cornell）的吉姆·柯迪斯（Jim Cordes）教授表示：“毫無疑問，后續(xù)對這些毫秒脈沖星的測時(shí)觀測可以用來探測來自遙遠(yuǎn)星系的低頻引力波，還可用于建立脈沖星時(shí)間和空間基準(zhǔn)，其中一些脈沖星將會(huì)成為檢驗(yàn)引力理論的絕佳利器，因此這些發(fā)現(xiàn)是對該領(lǐng)域的一個(gè)顯著貢獻(xiàn)。”
澳大利亞 CSIRO 天文和空間科學(xué)研究員、澳大利亞科學(xué)院院士 R. N. (Dick) Manchester 教授（R.N.（Dick）曼徹斯特）是本次論文的特約審稿人之一，他在《天文和天體物理學(xué)研究》專欄發(fā)表評論稱：“作為一個(gè)巡天項(xiàng)目早期階段，這數(shù)目令人印象非常深刻。論文揭示了 FAST 在脈沖星天文學(xué)特別是脈沖星搜尋方面的大好前景。”

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