
脉冲星的多波段示意图。紫色为拉索测到的超高能伽马射线辐射,红色是XMM-Newton卫星此前测到的X射线脉冲星风云的局部尾迹(左图),蓝色是此次联合观测中,天关卫星观测的X射线脉冲星风云的完整尾迹(右图)。
本报讯(记者 张佳琪)我国天关卫星(爱因斯坦探针)与高海拔宇宙线观测站(以下简称“拉索”)近日开展联合观测,在一颗距地球约4600光年的脉冲星周围发现一条长约42光年的X射线尾迹。这条尾迹与拉索此前探测到的超高能伽马射线辐射沿同一方向延伸,在空间上高度吻合,为研究宇宙高能粒子的传播提供了新的观测证据。
高能宇宙线的起源、加速和传播,被称为天体物理中的“百年谜题”。简单来说,宇宙线是高速运动的高能粒子,X射线和伽马射线则是这些高能粒子在加速、传播过程中产生的不同能量的电磁辐射,科学家可借助它们追踪高能粒子的“行踪”。近年来,拉索发现了一批超高能伽马射线源,但其中一些源附近并无明显天体可作为“源头”,令科学家困惑。
此次研究对象PSR J1740+1000是一颗中年脉冲星。此前,XMM-Newton卫星已在其周围发现一条数光年长的X射线尾迹,后来拉索探测到的超高能伽马射线辐射位于尾迹延伸方向上。这次,天关卫星通过约7万秒观测发现,这条尾迹远比此前看到的更长。新发现的尾迹从脉冲星附近向西南方向延伸,按4600光年的距离计算,实际长度约42光年,是目前已知最长的X射线脉冲星风云尾迹。
此次联合观测还发现,X射线和伽马射线不仅位置能够对应,辐射性质也可由同一批高能电子解释。研究团队由此判断,高能粒子离开脉冲星风云后,并未立即向各个方向均匀扩散,而是能够沿一定方向传播数十光年。
中国科学院高能物理研究所相关负责人表示,此次天关卫星与拉索的联合观测,不仅展示了空间和地面高能观测设备协同工作的独特优势,也为研究极端天体产生的高能粒子如何逃离源头、如何在银河系中传播提供了新的观测窗口。
据悉,该成果已发表在《中国科学:物理学力学 天文学》(英文版)上,通讯作者为中国科学院高能物理研究所与南京大学联合团队。