本報(bào)記者 張曄

　　由于磁星輻射隨時(shí)間多變且不可預(yù)測(cè)，不同時(shí)段獲得的多頻率資料無(wú)法準(zhǔn)確揭示其輻射隨頻率變化的規(guī)律。不同頻率輻射來(lái)自不同高度的輻射區(qū)域，因而多頻同時(shí)的平均輪廓能以“立體”視角反映磁星的輻射信息。

　　在宇宙中，大多數(shù)天體保持相對(duì)“安靜”的狀態(tài)，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生較大的變化。但有些天體卻“喜怒無(wú)常”，時(shí)常還會(huì)上演一出太空版“變臉”。

　　7月5日，上海天文臺(tái)官方網(wǎng)站發(fā)表文章稱(chēng)，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)天馬射電望遠(yuǎn)鏡團(tuán)組在對(duì)磁星Swift J1818.0-1607的觀(guān)測(cè)研究上又有了新的發(fā)現(xiàn)。

　　2020年3月12日，這顆磁星因X射線(xiàn)爆發(fā)被首次發(fā)現(xiàn)，隨后的觀(guān)測(cè)證實(shí)其具有持續(xù)的射電輻射，后續(xù)全球多臺(tái)大型射電望遠(yuǎn)鏡均將它列為重要觀(guān)測(cè)目標(biāo)。天馬望遠(yuǎn)鏡對(duì)該磁星進(jìn)行雙頻率(2.25GHz和8.60GHz)同時(shí)監(jiān)測(cè)研究，發(fā)現(xiàn)了該磁星鄰近時(shí)段的模式變換現(xiàn)象。所謂模式變換，即少數(shù)脈沖星類(lèi)天體在兩個(gè)(及以上)亞穩(wěn)態(tài)輻射之間的快速“變臉”現(xiàn)象。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。

　　少數(shù)脈沖星會(huì)“變臉”

　　“脈沖星可謂是‘千星千面’。通常情況下，每個(gè)脈沖星都有自己獨(dú)特的平均輪廓。但是有少數(shù)脈沖星會(huì)在兩個(gè)(或者以上)平均輪廓輻射狀態(tài)之間切換，也就是發(fā)生‘變臉’現(xiàn)象。”中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)副研究員閆振介紹道。

　　1967年，英國(guó)劍橋大學(xué)的貝爾和休伊什發(fā)現(xiàn)了一種特殊的天體，能夠發(fā)出周期性的電磁波脈沖信號(hào)，這就是脈沖星。

　　從發(fā)現(xiàn)脈沖星開(kāi)始，科學(xué)家就注意到一個(gè)現(xiàn)象，盡管脈沖星“千星千面”，每個(gè)周期中的脈沖形狀千差萬(wàn)別，但當(dāng)把成百上千個(gè)周期信號(hào)疊加在一起時(shí)，積累起來(lái)的脈沖輪廓就穩(wěn)定了下來(lái)，此后對(duì)其疊加再多的周期信號(hào)也不會(huì)改變這一平均輪廓，這一具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的脈沖輪廓被喻為脈沖星的“臉”。

　　1970年，一顆位于后發(fā)座的脈沖星B1237+25，被發(fā)現(xiàn)其脈沖信號(hào)偶爾會(huì)出現(xiàn)突變，在一個(gè)模式上持續(xù)幾十到幾百周期后，再突然變成另一種模式，兩個(gè)模式的積累脈沖輪廓形狀差異明顯。自此，脈沖星“變臉”開(kāi)始被天文學(xué)家所熟知。

　　那么，為什么脈沖星會(huì)發(fā)生“變臉”現(xiàn)象呢？

　　閆振說(shuō)，目前脈沖星“變臉”的物理機(jī)制尚不清楚，有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為是脈沖星輻射區(qū)活躍成分輪換(輻射區(qū)域輪換、活躍和熄滅)產(chǎn)生“變臉”現(xiàn)象，也有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為是輻射區(qū)位置的移動(dòng)(主要是沿著彎曲的磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng))等因素導(dǎo)致的。

　　閆振介紹說(shuō)，脈沖星的“變臉”現(xiàn)象，樣本相對(duì)更多。這是因?yàn)槊}沖星的脈沖輪廓有一定規(guī)律性，就是在相對(duì)固定的幾個(gè)平均輪廓脈沖星的平均形狀之間切換，輻射更加穩(wěn)定，所以也更容易被發(fā)現(xiàn)。

　　但磁星的“變臉”現(xiàn)象，樣本相對(duì)較少。盡管磁星平均輪廓隨時(shí)間變化顯著(無(wú)規(guī)律)，但是能夠被認(rèn)證為擁有“變臉”現(xiàn)象的磁星樣本非常稀少，因?yàn)椤白兡槨毙枰獌煞N(或以上)亞穩(wěn)態(tài)輻射的“來(lái)回”切換。所以，樣本數(shù)量的不足給進(jìn)一步研究帶來(lái)了客觀(guān)上的困難。

　　后續(xù)觀(guān)測(cè)或可揭示其中奧秘

　　此次天馬射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的磁星“變臉”現(xiàn)象，在表現(xiàn)出平均輪廓變化的同時(shí)，也有著非常強(qiáng)的流量強(qiáng)度調(diào)制(脈沖峰值高低的變化)。

　　閆振表示，能夠有此發(fā)現(xiàn)得益于上海天文臺(tái)僅用一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡(天馬望遠(yuǎn)鏡)對(duì)該磁星實(shí)現(xiàn)了頻率覆蓋跨度高達(dá)6GHz的雙頻同時(shí)觀(guān)測(cè)(2.25GHz和8.60GHz)。

　　盡管?chē)?guó)內(nèi)外已有研究者在多個(gè)頻率對(duì)該磁星進(jìn)行觀(guān)測(cè)，但多頻同時(shí)觀(guān)測(cè)的資料非常稀缺。由于磁星輻射隨時(shí)間多變且不可預(yù)測(cè)，因此不同時(shí)段獲得的多頻率資料無(wú)法準(zhǔn)確揭示其輻射隨頻率變化的規(guī)律。不同頻率輻射來(lái)自不同高度的輻射區(qū)域，因而多頻同時(shí)的平均輪廓能以“立體”視角反映磁星的輻射信息。

　　在此次研究中，研究人員正是通過(guò)對(duì)2.25GHz和8.60GHz雙頻率平均輪廓和平均流量隨時(shí)間變化的研究，發(fā)現(xiàn)磁星Swift J1818.0-1607在這兩個(gè)頻率的平均輪廓變化在絕大多數(shù)情況下并不同步，表明其輻射隨時(shí)間和頻率變化的復(fù)雜性，為檢驗(yàn)和發(fā)展磁星射電輻射模型提供了觀(guān)測(cè)資料。

　　目前，天馬望遠(yuǎn)鏡仍然在對(duì)磁星Swift J1818.0-1607進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測(cè)，未來(lái)或可揭示這類(lèi)天體的“變臉”奧秘。