河北
科学家首次利用NASA的IXPE（成像X射线偏振探测器）直接测量了PSR J1101−6101的磁场，这是一颗位于通常被称为“灯塔星云”内的脉冲星。随着NASA继续探索宇宙运作的秘密，这些结果让人们对宇宙中一些最极端天体的结构有了新的认识。一篇描述这些结果的论文于周四发表在《天体物理学杂志》上。
脉冲星是一种中子星，磁场极强，旋转速度极快。灯塔星云中心的这颗脉冲星每秒旋转16次。中子星是大质量恒星在生命周期结束时残留下来的核心，其质量超过太阳。它们被压缩到只有一座城市那么大，因此成了研究极端物理的天然实验室。
2025年6月，IXPE用了近18天时间对准灯塔星云进行观测。
天文学家研究了两束从脉冲星延伸出的细长X射线尾流，以更好地了解以接近光速运动的电子如何与这个高能天体系统相互作用。较长的分支被称为“丝状体”，较短的分支则是“尾迹”。
当来自脉冲星的高能粒子与星际空间的气体碰撞时，它们会形成弓形激波（一种类似弓形的冲击波），就像快艇行驶时船头前方激起的波浪一样。大多数粒子被阻挡在弓形激波的后方，在脉冲星后方形成一条湍急的尾迹。
自2008年以来，研究人员一直推测最高能量的粒子穿过弓形激波逃入星际空间，顺着银河系磁场的磁力线流动，形成了星云中又长又细的丝状结构。
“我们想验证这一理论，”该研究的负责人、斯坦福大学本科生杰克·丁斯莫尔说。“关键证据将来自测量光的偏振，这能指示磁场方向。如果磁场方向与丝状结构一致，那就证实了丝状结构中的粒子是沿着磁场流动的。”
这些测量有个难点：灯塔星云比较暗。为了解决这个问题，IXPE的科学家们开发了先进的分析方法，利用每一点数据，避免因简化步骤而丢失信息。借助这些新工具和对灯塔星云的新观测，科学团队成功测量了丝状结构的偏振。这些技术还测量了尾迹和脉冲星发射信号的偏振。
他们的分析有超过99%的把握确认，磁场确实与粒子的流动方向一致。
虽然平行方向与粒子运动的模型相符，但偏振度之高足以引发新的问题。
“许多关于纤维状结构的模型都假设存在强烈的磁湍流，”斯坦福大学教授、该论文的合著者罗杰·罗曼尼说。“我们测得的高偏振度表明，湍流比这类模型假设的要弱。”
IXPE的观测还表明，产生X射线辐射的磁场必须与尾迹平行。然而，作者收集的射电观测数据显示，磁场方向几乎完全垂直于尾迹。
“射电波段和X射线波段观测到的磁场方向存在显著差异，这为这些天体具有高度结构化的本质提供了有力证据，”该研究的合著者、意大利国家天体物理研究所的尼科洛·布恰蒂尼说。“这是首次有明确迹象表明，不同能量的粒子分布在系统内不同的区域，暗示着可能存在多种加速机制，而且这些机制之间可能差异很大。”
更多信息：Jack T. Dinsmore 等，灯塔脉冲星的IXPE偏振观测：尾迹与纤维结构，《天体物理学杂志》（2026）。DOI: 10.3847/1538-4357/ae64f3
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