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学院张鹏飞、王仲翔在球状星团中发现了一颗毫秒脉冲星的伽马脉冲辐射

发布时间:2022-11-02 点击量:

 学院张鹏飞副研究员和王仲翔研究员,在银河系球状星团NGC 6652中探测到其毫秒脉冲星PSR J1835–3259B的伽马射线脉冲辐射。该工作相关结果已发表在国际天体物理研究核心杂志《天体物理学报通讯》(The Astrophysical Journal Letters)上(该杂志的影响因子约为8.2)。论文合作者包括中国科学院上海天文台的邢祎副研究员。

 球状星团是银河系的重要组成部分。它们的球形稳定结构通常由约10万颗年老的恒星组成,年龄达百亿年。由于这些特性,它们是天文研究的重要对象。

 研究中的一个方面是致密星系统,球状星团具有高恒星密度,从而可以通过不同演化通道形成致密星双星,并进一步演化产生毫秒脉冲星。所以球状星团经常被比喻为毫秒脉冲星的“制造工厂”。

 2008年发射的费米伽马射线空间望远镜,揭示了球状星团也可以有可探测的伽马射线辐射。至今已有超过30个球状星团被费米探测到。分析研究表明它们的伽马射线辐射应该是由它们中的毫秒脉冲星所产生的。直接的观测证据则来自于对毫秒脉冲星J1823−3021A和B1821−24的伽马射线脉冲的发现。这两颗脉冲星分别寄宿在球状星团NGC 6626和NGC 6624中。当扣除掉脉冲辐射后,两个球状星团则不再有显著的伽马射线辐射,表明两颗脉冲星的辐射占主导。

 近期,国际团队利用升级版巨型米波射电望远镜(uGMRT)观测发现了球状星团NGC 6652中第二颗毫秒脉冲星J1835−3259B。在这个距离地球约9.5 kpc的星团中,除了之前已发现的毫秒脉冲星J1835−3259A(自转周期3.89毫秒),J1835−3259B被发现具有1.83毫秒自转周期,处于一个轨道周期1.2天双星系统中。

 物理与天文学院张鹏飞副研究员和王仲翔研究员分析了费米近14年的伽马射线观测数据,基于所发布的J1835−3259B的射电脉冲星历,发现了该脉冲星的伽马射线脉冲辐射,此脉冲星的伽马射线脉冲轮廓和射电的非常类型【见图1(A)和(D)】。根据脉冲轮廓,分相位【图1(A)中P1、P2和Poff及P1b 】的数据分析表明,如同毫秒脉冲星J1823−3021A和B1821−24一样,毫秒脉冲星J1835−3259B的伽马射线辐射占主导,贡献了球状星团NGC 6652的几乎所有伽马射线辐射。

图1:毫秒脉冲星J1835−3259B的脉冲分析结果。A、伽马射线光子概率加权的脉冲轮廓,P1b和P2分别对应伽马射线的脉冲辐射部分,POff为考虑的非脉冲辐射部分。B、伽马射线光子加权事例的时间随相位变化图,颜色表示每个伽马光子来自J1835−3259B的概率。C、判断脉冲探测置信度的H-test值随观测时间的变化结果。D、国际报道的此脉冲星射电脉冲轮廓(红色箭头用于标出一个子脉冲结构,同样可见于伽马脉冲轮廓)。


 对于球状星团,类似的情况是否普遍是个值得深究的问题:即它们的伽马射线辐射都是由一颗明亮的毫秒脉冲星所给出?或者是如先前研究所认为的是由一组几颗或几十颗的毫秒脉冲星所给出?另外,这三颗球状星团毫秒脉冲星是属于所有已知具有伽马射线辐射毫秒脉冲星中辐射最强的几颗,这背后是否存在着一定物理原因尚不清楚,比如是否和所寄宿的球状星团物理性质相关是值得进一步考虑研究的问题。

 该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省科技厅和云南大学联合基金,以及云南省候选人才培养基金的支持。

 论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac88bf