X射线观测结果揭示脉冲风星云的本质特性

“核星”所拍摄的脉冲风星云“3C 58”在6个能量波段上的图像。

脉冲风星云（pulsar wind nebula，简称PWN）是在脉冲风的驱动下形成的星云。当由带电粒子组成的脉冲风与脉冲星周遭环境发生碰撞时，特别是与缓慢膨胀的超新星喷射物碰撞时，脉冲风会演化成PWN。之前人类对PWN的观测结果表明，这类天体中的粒子由于辐射而丧失能量，且它们的活动会因远离中心的脉冲星而变得相对较弱。具体说来，对PWN的X射线研究，特别是对X射线波段内的空间集成光谱的利用，则有可能揭示出关于这类星云中粒子流动的重要信息。

据美国“物理学网”（Phys.org）4月23日消息称，一个由韩国国立忠北大学（Chungbuk National University）科学家领导的研究小组通过对美国航空航天局（NASA）的核光谱望远镜阵列[Nuclear Spectroscopic Telescope Array，简称“核星”（NuSTAR）]的最新观测数据和钱德拉X射线空间天文台（Chandra X-ray Space Observatory）的存档数据进行分析后，获得了更多关于一颗被命名为“3C 58”的脉冲风星云特性的信息和见解。研究人员于4月12日在ArXiv.org预印服务器网站刊发的一篇研究论文中展示了这项分析的结果，进一步揭示已知的PWN种群中的粒子分布情况。

“3C 58”距离地球约6500到10000光年，是一个年轻的PWN，具有圆环形的喷射结构，并由65毫微秒的脉冲星“PSR J0205+6449”提供动力。科学家们已经在软X射线的波段内（8.0千电子伏特以下）对该天体进行了深入研究，且就其软X射线光谱进行了很好的模拟实验，不过，天文学家们有兴趣验证该光谱是否能扩展到10千电子伏特以上的硬X射线波段内。

研究人员在论文中这样写道:“我们利用所获的这些测量数据来推断“3C 58”在同步回旋加速的辐射场景中的特性。”研究结果表明，“3C 58”的尺寸会随着能量的增加而缩小，这是由于同步回旋加速器的烧坏效应而造成的。另外，数据还表明，PWN的若干个外部区域内的光谱相对较弱。此外，研究人员还发现，在空间整合的X射线光谱中有光谱断裂现象，并且在“3C 58”的光谱指数的径向剖面也有断裂的迹象。根据这项研究的说法，一方面，径向剖面的断裂表明其最大的电子能量约为200万亿电子伏，这比之前的估计结果要大；另一方面，光谱发生断裂时，观测数据显示，对于一个假定为80微克的磁场强度来说，最高的电子能量大约是140万亿电子伏。此外，经计算，“3C 58”的磁场强度在30至200微克之间。

总而言之，研究人员的结论是，他们的研究可以增加和加深人类对PWN加速和发射模型的知识和理解。他们指出，关于“3C 58”宽带光谱能量分布情况和所可能的X射线断裂现象的准确测量结果，将在未来有潜力为PWN中粒子的加速和流动状况提供更新的见解。

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编译：朱明逸 

审稿：三水 

责编：唐林芳 

期刊来源： ArXiv.org预印服务器网站

原文链接： https://phys.org/news/2019-04-x-ray-reveal-insights-nature-pulsar.html

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