一组天文学家利用 FAST 望远镜（中国天眼）从脉冲星 PSR B2111+46 中发现了"矮脉冲"。与常规的脉冲星发射不同，这些微弱、狭窄的脉冲代表了一种独特的辐射状态，通常表现出罕见的反向光谱。研究表明，这些脉冲有助于揭开脉冲星辐射过程和脉冲星磁层内极端等离子体条件的神秘面纱。

中国科学院国家天文台韩金林研究员领导的研究小组利用五百米口径球面射电望远镜（FAST），从一颗明亮的脉冲星PSR B2111+46中探测到了独特的"矮脉冲"，并对射电辐射进行了前所未有的详细研究，探测了磁层中的未知物理学。

【资料图】

这项研究成果今天（8 月 17 日）发表在《自然-天文学》杂志上。

脉冲星通常会发射周期性的无线电信号。然而，一些较老的脉冲星偶尔会在特定时间内停止发射，这种现象被称为"脉冲无效"。出现这种现象的原因可能是磁层中由于不利条件或磁场结构和辐射区域的变化而无法产生粒子。另外，粒子产生的区域也可能被其他地方产生的等离子体所淹没。

由FAST探测到的PSR B2111+46磁层中来自雷暴和粒子雨滴的脉冲射电发射。资料来源：NAOC

没有脉冲星辐射的确切原因仍然不明。当脉冲星的辐射被抑制时，要确定其磁层的物理状态非常具有挑战性。

PSR B2111+46 是一颗相对较老的脉冲星，科学家们早就知道这颗脉冲星的辐射经常会在一段时间内处于无效状态。然而，在 2020 年 8 月 24 日、8 月 26 日和 9 月 17 日偶然观测到这颗脉冲星时，却在普通的无效期检测到了数十个异常微弱、非常窄的脉冲--这在以前是没有观测到的。

为了验证这种新的发射状态，研究人员于2022年3月8日再次对这颗脉冲星进行了两个小时的观测。该研究的第一作者陈雪博士说："最后，我们挑选出了175个这样窄而弱的脉冲。据陈博士介绍，这种脉冲在脉冲宽度和能量方面与普通脉冲不同，因此被命名为"矮脉冲"。"

来自脉冲星B2111+46的矮脉冲在脉冲宽度和辐射能量上与普通脉冲有明显的不同，这表明脉冲星的辐射状态与普通脉冲星不同。资料来源：NAOC

矮脉冲的性质

标准的单个脉冲是通过脉冲星磁极附近规则形成的间隙中广泛放电产生的粒子"雷暴"来发射辐射的，而矮脉冲则是由这颗濒临死亡的脉冲星的一个脆弱间隙中成对产生的一个或几个粒子"雨滴"产生的。

这些零星、微弱、狭窄的脉冲构成了一种独立于正常脉冲的新辐射状态，而且这种脉冲通常表现出罕见的反向频谱，即它们在更高的射电频率上有更强的发射，而这种情况很少能在如此显著的时间尺度上从天文来源中探测到。"除了FAST，其他射电望远镜很难测量到这种矮脉冲的特性，"韩教授说，"对这种新的矮脉冲群的测量显示，即使在辐射几乎停止的情况下，脉冲星辐射的磁场结构也保持不变。"

"事实上，从其他几颗脉冲星中也探测到了数量较少的矮脉冲，"该研究的共同第一作者严毅说。"对这样的矮脉冲群进行详细研究，可以揭开一些未知脉冲星辐射处理的奥秘，并揭示脉冲星磁层中的极端等离子体状态。"

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