“慧眼”卫星再次刷新直接测量宇宙最强磁场纪录

  【科技前沿】

  本报北京7月5日电（记者齐芳）我国首颗空间X射线卫星“慧眼”卫星获得新发现：在编号为Swift J0243.6+6124的中子星X射线双星发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线，对应超过16亿特斯拉的中子星表面磁场。这是继2020年“慧眼”卫星直接测量到约10亿特斯拉的宇宙最强磁场之后，再次大幅度刷新了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。

  这项研究工作主要由中国科学院高能物理研究所与德国图宾根大学合作完成，论文近日在线发表于国际学术期刊《天体物理杂志通讯》（Astrophysical Journal Letters）上。

  中子星是宇宙中具有最强磁场的天体，对其X射线能谱的回旋吸收线的探测是目前直接测量中子星表面磁场的唯一方法。天文学家们在银河系以外的多个星系里发现过一种特殊的中子星——超亮X射线脉冲星，其X射线光度具有超常亮度，天文学家推测其脉冲星的磁场强度很高，但并没有直接测量证据。

  “慧眼”卫星对银河系内第一颗超亮X射线脉冲星Swift J0243.6+6124的爆发进行了详尽的宽能段观测，发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线，对应超过16亿特斯拉的中子星表面磁场。这不仅是迄今宇宙天体磁场直接测量的最高纪录，更是首次在超亮X射线源中直接测量了其中子星的表面磁场。

  这也是首次从观测上直接证明中子星除两极对称的偶极磁场外，具有更加复杂的非对称磁场结构。论文的通讯作者之一、中科院高能物理所孔令达博士解释，通常认为，中子星的表面磁场结构复杂，既有延展范围很大的偶极磁场，也有局限于中子星表面附近的多极磁场。但以前各种间接方法只能估算中子星偶极磁场。“本次‘慧眼’卫星直接测量到Swift J0243.6+6124的表面磁场强度，比通过间接方法给出的偶极磁场强度高大约一个数量级，这说明我们测出的应该是中子星的多极磁场。”

  “慧眼”卫星是我国第一颗X射线天文卫星，于2017年6月发射升空，承载高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器，观测能区为1~250 千电子伏。与国外的X射线卫星相比，“慧眼”卫星具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间很小、观测强源没有光子堆积效应等突出优点，打开了观测黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口。