在銀河系發(fā)現(xiàn)新天體 揭秘中外研究人員如何攜手“巡天追星”

中新網(wǎng)上海1月27日電 題：在銀河系發(fā)現(xiàn)新天體 揭秘中外研究人員如何攜手“巡天追星”

記者 鄭瑩瑩

北京時(shí)間1月27日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)雜志在線發(fā)表了澳大利亞和中國的研究人員合作的一項(xiàng)研究成果，這項(xiàng)國際研究通過SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡，首次在銀河系發(fā)現(xiàn)超強(qiáng)磁場新天體。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，如果能繼續(xù)探測到更多具有類似特征的天體并揭示其物理性質(zhì)，可能意味著在銀河系內(nèi)存在一類具有超強(qiáng)磁場的長周期星體，這有助于我們?nèi)媪私夂阈堑难莼退劳觥?/p>

巡天望遠(yuǎn)鏡 發(fā)現(xiàn)南半球“最亮的星”之一

這次發(fā)現(xiàn)主要是通過SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡“掃描”南半球的銀河系時(shí)所取得。

中國科學(xué)院上海天文臺(tái)(以下簡稱：上海天文臺(tái))的張翔博士介紹，南半球望遠(yuǎn)鏡觀測銀河系中心的條件最為有利。

SKA，英文全稱為Square Kilometre Array，即平方公里陣列。這是一個(gè)接收無線電波的射電望遠(yuǎn)鏡，預(yù)計(jì)于2030年建成，建成后將是世界最大的望遠(yuǎn)鏡。它分為低頻部分(位于澳大利亞)和中頻部分(位于南非)，中國是SKA的創(chuàng)始國和正式成員國之一。

MWA(Murchison Widefield Array，默奇森寬場列陣)是SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡的項(xiàng)目之一，位于澳大利亞西北部，主要“捕捉”低頻波段。上海天文臺(tái)是MWA的正式成員之一，該臺(tái)牽頭的中國SKA區(qū)域中心原型機(jī)參與了本項(xiàng)目部分MWA數(shù)據(jù)的處理、分析和存儲(chǔ)。

好似電影《不要抬頭》(Don’t look up)中的情節(jié)，最早的時(shí)候是澳大利亞科廷大學(xué)國際射電天文研究中心(ICRAR-Curtin)的Natasha Hurley-Walker(娜塔莎·赫利-沃克)博士帶的一個(gè)學(xué)生在一張照片中偶然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)新天體。他們發(fā)現(xiàn)它似乎是高度偏振的，于是就找到張翔處理偏振數(shù)據(jù)。

作為論文的第二作者，張翔在受訪時(shí)回顧了此番MWA發(fā)現(xiàn)新天體的過程：在2018年前后，MWA進(jìn)行了一些巡天觀測。之所以要“巡”天進(jìn)行觀測，是因?yàn)橥h(yuǎn)鏡不能同時(shí)觀測到整個(gè)天空，只能一片片地“看”，然后將拍出來的照片拼成一個(gè)非常大的全天空?qǐng)D像。由于巡天觀測項(xiàng)目數(shù)據(jù)量非常大，所以這些數(shù)據(jù)是在2018年收集，卻不是在當(dāng)年處理的。

2021年，研究人員在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)一個(gè)未知天體在2018年1月初至3月末，被MWA觀測到了70多次，大概每18分鐘出現(xiàn)(即：爆發(fā))一次，每次出現(xiàn)持續(xù)30秒左右，比已知的最長的脈沖星爆發(fā)周期長9倍。在爆發(fā)期間，該天體是150 MHz(兆赫)波段南半球天空最明亮的30個(gè)射電源之一。

數(shù)據(jù)處理 新天體可遇不可求

繼澳大利亞的望遠(yuǎn)鏡觀測到新天體跡象之后，接下來就是數(shù)據(jù)處理與分析了。

張翔說，現(xiàn)在的天文學(xué)工作和以前不一樣，早期的天文學(xué)家可能是大半夜守在望遠(yuǎn)鏡前，而現(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡基本上都是電腦操作，大部分研究人員不再需要“值夜班”了。望遠(yuǎn)鏡不斷拍攝各式各樣的照片，積攢數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被光纜傳送到附近的超級(jí)計(jì)算中心，進(jìn)行第一波的處理；初步處理后的數(shù)據(jù)又通過海底光纜傳送到世界各地其他超級(jí)計(jì)算中心，便于當(dāng)?shù)匮芯咳藛T繼續(xù)處理這些數(shù)據(jù)。

張翔介紹，該項(xiàng)目的原始數(shù)據(jù)量巨大，處理中間過程生成了超過1000萬張圖片，有3個(gè)超級(jí)計(jì)算中心(澳大利亞Pawsey超算中心、澳大利亞CSIRO Pearcey超級(jí)計(jì)算機(jī)、中國SKA區(qū)域中心原型機(jī))參與數(shù)據(jù)處理。具體如何處理？

第一步，要“計(jì)算”這個(gè)新天體距離我們有多遠(yuǎn)。由于星際介質(zhì)的存在，頻率越低的信號(hào)，速度越慢，到達(dá)地球的時(shí)間越晚。因此可以通過測量不同頻率下，天體信號(hào)到達(dá)地球的時(shí)間，反過來推算天體到地球的距離。

根據(jù)這種推算方法，研究人員得出的結(jié)論是：這個(gè)天體位于銀河系內(nèi)，距離地球大概4200光年。

第二步，要“計(jì)算”這個(gè)天體的磁場狀況。

為何要測磁場？張翔說，這是因?yàn)榇艌鲈谔祗w物理中很重要，“磁場幾乎無處不在，從地球到宇宙大尺度結(jié)構(gòu)……磁場影響著各種天體的形成與演化。”

偏振測量是推算天體磁場的重要方法。測量發(fā)現(xiàn)，這個(gè)天體是高度偏振的，存在強(qiáng)磁場。

研究人員進(jìn)一步分析認(rèn)為，該新天體可能是一個(gè)超長周期的磁星或擁有超強(qiáng)磁場的白矮星。

讓人略感遺憾的是，2018年以后，MWA就沒再觀測到這個(gè)新天體的動(dòng)態(tài)了。

盡管“可遇不可求”，但接下來，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在MWA數(shù)據(jù)中搜尋更多類似的天體，并針對(duì)這類天體安排未來觀測，用于研究恒星的演化和死亡。據(jù)介紹，SKA與現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度大幅提高，也有望發(fā)現(xiàn)更多類似天體。(完)