fast首次发现并认证毫秒脉冲星
4月18日,中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜(fast)首次发现的毫秒脉冲星得到国际认证,这是fast继发现脉冲星之后的另一重要成果。
通过跟踪伽马射线点源3fgl j0318.1 0252,fast于2月27日首次发现这颗毫秒脉冲星,并通过fast与费米伽马射线卫星大视场望远镜(fermi-lat)的国际合作认证了此次新发现。
从射电波段对fermi-lat未认证点源进行高灵敏度后随观测,确认高能源属性,是发现新脉冲星的有效途径之一。新发现的脉冲星j0318 0253自转周期5.19毫秒,根据色散估算距离地球约4000光年,由fast使用超宽带接收机进行一小时跟踪观测发现,是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。国际大型射电天文台曾对其进行过多次脉冲星搜索,例如美国arecibo望远镜在2013年6月开展的三次定点观测,都未探测到。科研团队通过对fermi-lat伽马射线数据的后随计时分析证实j0318 0253为孤立毫秒脉冲星,并提高位置精度至亚角秒量级。这是fast–fermi-lat合作组的首个成果。双方将继续合作研究,并开展多波段观测分析。
毫秒脉冲星是每秒自转上百次的特殊中子星,开展相关研究有望促进对中子星演化、奇异物质状态的理解。此外,稳定的毫秒脉冲星也是低频引力波探针。脉冲星搜索是进行引力波探测研究的基础,脉冲星计时阵是观测超大质量双黑洞发出的引力波的最有效方法。脉冲星计时阵依赖数十颗计时性质良好的毫秒脉冲星,其样本的扩大、性能的提高起始于脉冲星搜索。fast首次发现毫秒脉冲星,展示了fast对国际低频引力波探测做出实质贡献的潜力。由fast项目组策划的fast多科学目标同时巡天规划(crafts,arxiv:1802.03709;)也将发现大量毫秒脉冲星,大幅度提高脉冲星阵探测引力波的灵敏度。
北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员李柯伽表示,此次发现展示了fast在脉冲星搜寻方面的重大潜力,凸显了大口径射电望远镜在新时代的生命力;fast在调试阶段即取得这样的重大成果,期待早日正式运行,提高中国射电天文整体的实力。北京大学天文系教授徐仁新表示,除了科学意义外,毫秒脉冲星还有潜在的应用价值;fast参与毫秒脉冲星的发现将为全球科学家和工程师提供更好机遇。澳大利亚科工组织研究员、国际引力波联合探测委员会(gwic)成员g.hobbs表示,国际射电天文界为fast已经取得大量脉冲星发现感到兴奋,看好fast的国际合作前景,并期待fast为引力波探测作出贡献。
fast将继续调试,以期达到设计指标,通过国家验收,成为世界一流的射电天文望远镜。
新发现的毫秒脉冲星psr j0318 0253位置和积分脉冲轮廓。左,psr j0318 0253所在伽马射线巡天图像的位置;右a,fast一小时跟踪观测获得的射电波段积分脉冲轮廓;右b,折叠fermi-lat累积9年数据所获得的伽马光子积分脉冲轮廓。