新的脉冲星搜寻计划：利用CHIME观测脉冲星

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翻译：杨幸允

校对：牧夫校对组

编排：胡暖暖

后台：朱宸宇

https://aasnova.org/2025/09/12/chiming-in-on-the-pulsar-search-searching-for-pulsars-with-chime/

艺术家笔下展现的脉冲星基本结构。在图片中央白色的是中子星，红色的垂直线是恒星的自转轴，蓝色的闭合曲线是磁力线，黄色的箭头是从磁极射出的射电喷流。图片来源： B.·萨克斯顿（B. Saxton）、美国国家射电天文台（NSF NRAO）、联合大学公司（AUI）和（美国）国家科学基金会（NSF）

脉冲星是宇宙中最精准的计时器；它在许多天文学领域中扮演着关键角色。一项全新的脉冲星巡天计划已上线运行，并且已经有了突破性发现。

搜寻脉冲星

脉冲星是一些大质量恒星死亡后留下的极致密核心。脉冲星像宇宙中的灯塔——它们高速旋转，从磁极喷射出光束，向地球上的观测者持续发送稳定的脉冲信号。天文学家对这个现象非常感兴趣，因为脉冲星能为研究许多天体物理领域（例如，引力波、广义相对论和高密度物质）提供重要线索。目前天文学家们已经发现了3700多颗脉冲星，这个数量的增加将推动更令人兴奋的科学发展。

许多脉冲星巡天计划是利用单碟型射电望远镜扫描部分天区，而且目前为止，这些巡天的目标主要集中于寻找银道面内恒星密集区域的脉冲星。尽管这些项目已观测到了许多脉冲星，但它们受限于狭窄的视场和覆盖大范围天区较长的耗时；它们还遗漏了必然存在于银晕中环绕着球状星团的脉冲星。一部分低频率探测器虽然能克服这些局限，但是却需要巨大的计算资源来筛选原始数据以发现脉冲星。如何才能高效地搜索整个天空中的脉冲星呢？

欢迎CHAMPSS

为填补现有脉冲星巡天观测的空白，研究人员将注意力投向了加拿大氢原子强度测绘实验（the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment,CHIME）。CHIME是一台独特的仪器；它利用一组圆柱形天线在400-800MHz波段搜寻天空中的射电源。自2017年首次观测以来，CHIME在观测暂现射电事件方面已取得重大进展，已发现了80多颗脉冲星。

CHAMPSS指向图展示了这个巡天计划覆盖的天区。橙色的星型是新发现的脉冲星，粉色的圆点是专项巡天中已知的脉冲星。图片来源：安德雷德等人（2025）。

为了进一步搜寻脉冲星，科学家团队开发了CHIME全天多日脉冲星叠加搜索（CHAMPSS）项目——这项射电脉冲星巡天计划每天观测整个北天区域，并通过叠加长期观测的数据来找出不规律又微弱的天体信号。通过叠加处理多日的观测数据，CHAMPSS能增强信号强度，从而发现那些原本难以被探测到的微弱天体。数据处理的管线实时搜索强峰值信号以识别暂现射电事件，后随分析则负责判断该事件是否为脉冲星候选体。可能性高的候选天体将进入后续阶段来确定它是否为脉冲星以及它的特性。

第一批成果和未来的展望

CHAMPSS目前发现了什么呢？通过对一小片天区进行多次专项观测，CHAMPSS团队已发现11颗新脉冲星；它们的周期范围在0.2至1.5秒之间。此外，该团队通过在观测区域内搜寻已知的脉冲星验证了巡天的灵敏度；它们发现预测中的已知脉冲星的信噪比与实际观测结果高度吻合。这一验证结果让团队得以推进到巡天计划的下一阶段，届时这个项目将全面运行。

CHAMPSS发现的11颗脉冲星。图片来源：安德雷德等人（2025）

CHAMPSS项目在其他射电脉冲星搜寻计划的基础上进行了补充与拓展，发现了那些不反复观测便会遗漏的暗淡且不规律的射电源。脉冲星天文学的前景一片光明。随着这项巡天计划的启动，将有一批新的脉冲星被天文学家们发现。

论文原文：http://doi.org/10.3847/1538-4357/adeb51

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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这幅《星夜》由32,232块拼图构成，融合了过去五年间投稿至APOD的1,836幅独立影像。图源NASA

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