中国天眼重磅发现：捕捉到脉冲星的消零！一文了解这次到底多厉害

在浩瀚宇宙中，脉冲星常被誉为宇宙灯塔，它靠着稳定自转精准的向宇宙发射周期性射电信号。

但有一类特殊脉冲星却像神秘的信号幽灵，它们绝大多数时间都在宇宙中保持沉默，只是会偶尔蹦出几个几毫秒长的微弱脉冲，这被称为旋转射电瞬变源（RRAT）。

这类天体最早在2006年被首次发现，截至目前天文学家仅发现了150多颗，我们对它们的本质和演化始终缺乏完整的认知。

而最近，我国天文学家借助天眼FAST，揭开了这类幽灵天体的核心秘密，找到了从消零脉冲星向旋转射电瞬变源演化的关键中间态样本。

（消零脉冲星是普通脉冲星中一类会突然断更辐射的特殊一类，可以把正常脉冲星理解成宇宙里持续亮灯的旋转灯塔，每转一圈就稳定向地球扫过一次射电信号；而消零脉冲星，就是这座灯塔会毫无征兆地突然熄灭，持续几个自转周期、几小时甚至几天后，又突然恢复正常发光，这种亮-灭-亮的切换行为，就叫脉冲消零。）

相关研究已于26年3月25日发表在预印本平台。

这次研究的主角是编号为RRAT J1541+4703的天体，2023年由加拿大CHIME望远镜首次发现。

此前天文学家仅能确定它的基础参数：自转一周约0.2777秒，特征年龄约2100万年，比典型脉冲星更年老；表面磁场强度高达2440亿高斯，远超普通脉冲星。

但受限于望远镜的灵敏度，此前79小时的观测仅捕捉到639个脉冲，平均每小时仅能记录到约8个信号，它更多的辐射细节始终藏在宇宙背景噪音里。

为了看清这个幽灵天体的真面目，贵州师范大学领衔的科研团队，用FAST在1250MHz中心频段对它开展了7次精准观测，最长一次连续观测时长达到130分钟。

靠着FAST超高的探测灵敏度，团队终于捕捉到了它前所未见的辐射细节，刷新了天文学家对这类天体的认知。

最核心的发现是这个天体有着截然不同的双重辐射人格。

科研团队确认，它约98%的时间都处于典型的旋转射电瞬变源（RRAT）幽灵模式：RRAT状态下的空脉冲占比超过95%，最高可达99.8%，相当于1000次自转里，仅有2次能发出可探测的窄脉冲，其余时间完全沉默。

而剩下2%的时间里，它会突然切换成普通脉冲星的灯塔模式，连续、稳定地发出更宽更强的脉冲。

这种活跃状态最短仅持续21个自转周期，最长也只有170个周期，就像沉睡的灯塔短暂点亮，又迅速归于沉寂，同时正常脉冲星状态下也存在明显的消零行为。

更关键的是，这两种模式的辐射来自完全不同的物理环境。

科研团队发现，两种状态的积分脉冲轮廓、偏振特性存在显著差异：RRAT状态的脉冲更窄，峰值集中在脉冲轮廓的尾部。

而灯塔模式的脉冲更宽，峰值分布在整个辐射窗口，两种状态的平均偏振角相差90度。

这说明，它们的辐射来自中子星磁层中完全不同的发射高度和结构，对应着两套截然不同的磁层物理过程。

不仅如此，在短暂的灯塔模式里，它还存在独特的模式切换行为，会在正常模式和异常模式之间反复转换。

统计结果显示，正常脉冲星状态中，该天体约44%的时间处于正常模式，脉冲的前向峰值非常突出；约39%的时间处于异常模式，前向峰值几乎完全消失。

而且这种异常模式绝大多数都出现在正常脉冲星状态的起始和结束阶段，就像它切换辐射状态时，信号会先卡顿一下再进入稳定发光，结束前又再次卡顿，才回归沉默的幽灵状态。

这次观测还有个重磅收获：靠着FAST的超高灵敏度，团队在观测中最高每小时捕捉到了589个脉冲，是此前观测值的近74倍，这也让它成为目前已知脉冲率最高的旋转射电瞬变源。

这一结果同时说明，此前大量旋转射电瞬变源的脉冲数量被严重低估，很多看似沉默的自转周期里，其实藏着传统望远镜无法捕捉的微弱脉冲。

在天文学界，一直有一个核心猜想：旋转射电瞬变源本质上是脉冲星的晚年形态。

随着脉冲星逐渐衰老，磁层内的粒子对产生过程越来越不稳定，脉冲的消零占比越来越高，最终从稳定的消零脉冲星，演变为几乎完全沉默的旋转射电瞬变源。

而RRAT J1541+4703，刚好卡在这个演化的关键节点上，它既能稳定发出普通脉冲星的连续信号，又在绝大多数时间处于旋转射电瞬变源状态，完美印证了这个演化猜想；而它的异常模式，很可能就是从正常脉冲星状态向旋转射电瞬变源状态过渡的临界中间阶段。

值得一提的是，这项研究还有一个挑战现有理论的发现：按照传统演化模型，高消零占比的旋转射电瞬变源应该处于脉冲星死亡谷区域，但RRAT J1541+4703却位于死亡谷之外，这让天文学家不得不重新审视脉冲星的晚年演化路径。

这次发现，不仅补上了消零脉冲星向旋转射电瞬变源演化链条上的关键一环，也让我们对中子星磁层的极端物理过程有了全新认知，而这，正是我国天眼不断带给我们的宇宙惊喜。