FAST新发现脉冲星的辐射机制研究取得进展
近日,中国科学院国家天文台科研团队借助500米口径球面射电望远镜(FAST)的超高灵敏度观测能力,成功揭示了新发现多成份脉冲星PSR J1239+0326辐射区的二维及三维几何结构。相关研究成果已发表于国际知名天体物理期刊《天体物理学》(ApJ, 2025, 985, 11),为深入理解脉冲星辐射机制提供了重要实证。
脉冲星作为宇宙中极端物理条件的"天然实验室",在强引力场、超强磁场与超高密度环境下的物理规律研究中具有不可替代的价值。作为我国重大科技基础设施,FAST凭借其领先世界的观测性能,已成为脉冲星发现与研究的核心平台。其中,漂移扫描多科学目标同时巡天项目(CRAFTS)自2018年启动以来,已成功发现并认证170余颗新脉冲星,为相关领域研究提供了丰富的观测样本。
在国家天文台朱炜玮研究员的指导下,博士后茹克娅·热介甫对脉冲星PSR J1239+0326在1250 MHz观测频率下的多组数据开展了系统性单脉冲观测分析,首次完整捕获了这颗脉冲星的积分脉冲轮廓、偏振轮廓及单脉冲辐射行为,为解析其辐射区结构奠定了坚实基础。
研究团队通过高斯拟合分解技术,精准识别出该脉冲星积分脉冲轮廓中4个清晰可辨的辐射成份。结合旋转矢量模型拟合分析,科研人员进一步估算出其磁轴与自转轴的倾斜角约为10度。更为重要的是,研究发现该脉冲星外锥辐射成份中存在罕见的"奇偶"子脉冲调制现象,经动态谱分析测定其准周期约为2个脉冲周期;而其后缀成份则呈现准周期为19个或26个脉冲周期的能量调制特征。
针对这种特殊的双模调制现象,科研人员认为该现象可能是子脉冲漂移效应,与脉冲星极隙两端电压差及回流电荷表面热辐射之间的反馈作用共同作用的结果。这一推测为构建更完善的脉冲星辐射物理模型提供了新的研究方向。

左图:脉冲星PSR J1239+0326 辐射区的三维几何示意图,采用拟合参数为磁倾角α= 10°、视角β= 0.7°、辐射束张角ρ= 7.9°。图中“NS”代表中子星(Neutron Star);粉色圆锥体为辐射束圆锥;蓝色椭圆与红色椭圆分别代表视线轨迹与辐射束边界;橙色箭头与黑色箭头分别指示自转轴与磁轴。右图:视线穿越辐射区的二维几何示意图。图中中心区域为核辐射区,两个同心蓝色圆环分别对应内锥辐射区与外锥辐射区; 蓝色虚线代表视线轨迹;“MP”对应平均脉冲轮廓(Mean Pulse profile);ϕ0 对应偏振角(P.A.)的最大梯度位置。
该研究工作得到国家自然科学基金基础科学中心、国家重点研发计划等项目的支持。此次成果不仅彰显了FAST在脉冲星精细观测领域的独特优势,更为探索中子星磁层辐射机制、验证极端物理条件下的基础理论提供了关键科学依据。
文章链接:https://doi.org/10.3847/1538-4357/adc576