中国天眼探测到黑寡妇脉冲星新现象

　　＂天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？＂中国战国时期诗人屈原在他创作的长诗《天问》中面对宇宙星空发出惊天一问。面对未知的宇宙星空，古今中外的科学家制作了一批又一批精巧、宏伟、雅致的天文仪器，从中国汉代落下闳的＂浑仪＂到1608年荷兰人汉斯用水晶造出的第一台望远镜，再到阿雷西博射电望远镜、＂中国天眼＂等，拉近了人类与星空的距离。
　　位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的500米口径球面射电望远镜(简称FAST)，有＂中国天眼＂的美誉。
　　FAST建设的初衷就是在地球电磁波环境还能进行天文观测的时候进行天文研究。FAST最早起源于一个国际合作项目。在1993年京都举行国际无线电科学联合会上，包括中国在内的多个国家提出倡议，希望在地球电磁波环境被破坏前，建造新一代大射电望远镜，FAST是方案之一。当时主要有两个论点：一种是建一堆小的，口径10米、20米；另一种是建设类似FAST的大型望远镜。因为国际上认为单口径大射电望远镜风险较大且有区域限制等，FAST未被＂LT＂(大口径射电望远镜)实施方案选中。后来建一堆小望远镜成为国际主流，也就是＂SKA＂平方公里阵列射电望远镜。
　　FAST是当今射电天文学的＂重器＂。其基本原理是什么呢？我们都知道，平行电磁波遇到抛物面反射后会汇聚到焦点的位置。对射电望远镜来说，把反射面做成抛物面的形状，然后在焦点位置放置一台接收机，就可以收集天体发出的电磁波信号，从而进行天文观测。抛物面的面积越大，汇集的信号就越多，也就越能探测到更暗弱、更遥远的天体。
　　FAST是一个全新的望远镜概念，它的设计方案是从来没有过的，这也是它能突破传统望远镜百米口径工程极限的前提。对望远镜而言，灵敏度是最关键指标之一。FAST巨大口径带来高灵敏度，探测暗弱信号能力更强，可以极大扩展可观测量样本数量，同时可以看到更遥远的天文学现象。
　　近日，我国研究人员利用＂中国天眼＂，首次探测到了致密双星系统中等离子体的极端湍流现象，为＂黑寡妇＂脉冲星的掩食机制提供了新的线索。相关研究发表在国际天文学专业学术期刊《皇家天文学会月刊》。
　　毫秒脉冲星是一类速旋转的中子星，其自转周期仅为几毫秒。毫秒脉冲星中有一种特殊的类型，由毫秒脉冲星和低质量恒星组成的致密双星系统，由于伴星正在被脉冲星强烈地辐射蚕食，天文学家们戏称它们为＂黑寡妇＂脉冲星。
　　研究人员利用＂中国天眼＂的超高灵敏度观测数据，首次探测到了＂黑寡妇＂脉冲星b1957+20掩食区域附近的射电脉冲散射现象，并且发现：越是深入掩食中心，脉冲星辐射出来的射电脉冲轮廓变得越宽，散射越强，最高达到0.2毫秒。
　　研究表明，这种强散射是由于多路径传播效应造成的，并利用等离子体的极端湍流对这种效应进行了自洽解释，给出了＂黑寡妇＂脉冲星掩食物质中存在极端湍流的第一个直接证据，表明这种等离子体湍流可能是高频射电辐射掩食的重要机制，研究结果对快速射电暴中观测到脉冲展宽的起源也有重要意义。
　　贵州师范大学贵州省射电天文数据处理重点实验室的研究生白俊涛、支启军教授和西悉尼大学的代实博士，基于＂中国天眼＂的观测，与中国科学院国家天文台、中国科学院新疆天文台、北京大学等单位的研究人员，对＂黑寡妇＂脉冲星b1957+20的掩食现象进行了深入研究，发现了＂黑寡妇＂脉冲星之前没有观察到的掩食新现象并揭示了其物理机制。