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幸运飞艇:FAST首次发现并认证毫秒脉冲星

FAST首次发现并认证毫秒脉冲星
[video:20180429“天眼”FAST首次发现毫秒脉冲星a_1]

  418日,中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜(FAST)首次发现的毫秒脉冲星得到国际认证,这是FAST继发现脉冲星之后的另一重要成果。 

  通过跟踪伽马射线点源3FGL J0318.1+0252FAST227日首次发现这颗毫秒脉冲星,并通过FAST与费米伽马射线卫星大视场望远镜(Fermi-LAT)的国际合作认证了此次新发现。 

  从射电波段对Fermi-LAT未认证点源进行高灵敏度后随观测,确认高能源属性,是发现新脉冲星的有效途径之一。新发现的脉冲星J0318+0253自转周期5.19毫秒,根据色散估算距离地球约4000光年,由FAST使用超宽带接收机进行一小时跟踪观测发现,幸运飞艇是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。国际大型射电天文台曾对其进行过多次脉冲星搜索,例如美国Arecibo望远镜在20136月开展的三次定点观测,都未探测到。科研团队通过对Fermi-LAT伽马射线数据的后随计时分析证实J0318+0253为孤立毫秒脉冲星,并提高位置精度至亚角秒量级。这是FASTFermi-LAT合作组的首个成果。双方将继续合作研究,并开展多波段观测分析。 

  毫秒脉冲星是每秒自转上百次的特殊中子星,开展相关研究有望促进对中子星演化、奇异物质状态的理解。此外,稳定的毫秒脉冲星也是低频引力波探针。脉冲星搜索是进行引力波探测研究的基础,脉冲星计时阵是观测超大质量双黑洞发出的引力波的最有效方法。脉冲星计时阵依赖数十颗计时性质良好的毫秒脉冲星,其样本的扩大、性能的提高起始于脉冲星搜索。FAST首次发现毫秒脉冲星,展示了FAST对国际低频引力波探测做出实质贡献的潜力。由FAST项目组策划的FAST多科学目标同时巡天规划(CRAFTSarxiv:1802.03709;http://crafts.bao.ac.cn/)也将发现大量毫秒脉冲星,大幅度提高脉冲星阵探测引力波的灵敏度。 

  北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员李柯伽表示,此次发现展示了FAST在脉冲星搜寻方面的重大潜力幸运飞艇,凸显了大口径射电望远镜在新时代的生命力;FAST在调试阶段即取得这样的重大成果,期待早日正式运行,提高中国射电天文整体的实力。北京大学天文系教授徐仁新表示,除了科学意义外,毫秒脉冲星还有潜在的应用价值;FAST参与毫秒脉冲星的发现将为全球科学家和工程师提供更好机遇。澳大利亚科工组织研究员、国际引力波联合探测委员会(GWIC)成员G.Hobbs表示,国际射电天文界为FAST已经取得大量脉冲星发现感到兴奋,看好FAST的国际合作前景,并期待FAST为引力波探测作出贡献。 

  FAST将继续调试,以期达到设计指标,通过国家验收,成为世界一流的射电天文望远镜。 

  新发现的毫秒脉冲星PSR J0318+0253位置和积分脉冲轮廓。左,PSR J0318+0253所在伽马射线巡天图像的位置;右a,FAST一小时跟踪观测获得的射电波段积分脉冲轮廓;右b,折叠Fermi-LAT累积9年数据所获得的伽马光子积分脉冲轮廓。