中國“慧眼”衛星刷新測量宇宙最強磁場記錄

7月5日發布消息說，“慧眼”衛星團隊最近在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星發現能量高達146千電子伏的回旋吸收線，對應超過16億特斯拉的中子星表面磁場。這是繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場之后，“慧眼”衛星再次大幅度刷新最高能量回旋吸收線和宇宙最強磁場直接測量的世界記錄。

這項重要研究工作主要由中科院高能物理研究所(高能所)與德國圖賓根大學合作完成，成果論文近日在國際專業學術期刊《天體物理雜志通訊》在線發表，中科院高能所孔令達博士、張澍研究員、張雙南研究員為論文通訊作者。

他們介紹說，中子星是宇宙中具有最強磁場的天體，中子星X射線雙星系統由中子星與其伴隨恒星組成，伴隨恒星的氣體在中子星的強引力作用下落向中子星，形成圍繞中子星高速轉動的氣體盤，稱為吸積盤。吸積盤上的物質會沿著中子星的磁力線落到中子星表面，發出強烈的X射線輻射，該輻射隨著中子星的轉動，形成周期性的X射線脈沖信號，因此這類天體也被稱為“X射線吸積脈沖星”。

觀測發現，這一類天體在X射線輻射能譜上會出現“凹陷”結構，這是X射線光子被在磁場中回旋運動的電子共振散射吸收造成的，被稱為回旋吸收線。回旋吸收線處的能量對應的磁場強度就是中子星表面的磁場強度，這是目前直接測量中子星表面附近磁場強度的唯一方法。

超亮X射線脈沖星是X射線光度具有超常亮度的特殊X射線吸積脈沖星，以前在銀河系以外的多個星系里發現，天文學家推測其脈沖星的磁場強度很高，但并沒有直接測量證據。

“慧眼”衛星對銀河系內第一顆超亮X射線脈沖星Swift J0243.6+6124的爆發進行了詳盡的寬能段觀測，此次在其能譜上以極高的顯著性(大約10倍標準偏差)發現能量高達146千電子伏的回旋吸收線，對應超過16億特斯拉的中子星表面磁場。這不僅是迄今宇宙天體磁場直接測量的最高記錄，而且也首次在超亮X射線源中直接測量了其中子星的表面磁場。

“慧眼”衛星團隊指出，本次“慧眼”衛星直接測量到Swift J0243.6+6124的表面磁場強度，比通過間接方法給出的偶極磁場強度高大約一個數量級，說明其對應于中子星表面附近的多極磁場。這是首次從觀測上直接證明，中子星除兩極對稱的偶極磁場外，的確具有更加復雜的非對稱磁場結構。