在银河系发现新天体 揭秘中外研究人员如何携手“巡天追星”

北京时间1月27日，国际知名学术期刊《自然》(Nature)杂志在线发表了澳大利亚和中国的研究人员合作的一项研究成果，这项国际研究通过SKA先导望远镜，首次在银河系发现超强磁场新天体。

研究团队认为，如果能继续探测到更多具有类似特征的天体并揭示其物理性质，可能意味着在银河系内存在一类具有超强磁场的长周期星体，这有助于我们全面了解恒星的演化和死亡。

巡天望远镜 发现南半球“最亮的星”之一

这次发现主要是通过SKA先导望远镜“扫描”南半球的银河系时所取得。

中国科学院上海天文台(以下简称：上海天文台)的张翔博士介绍，南半球望远镜观测银河系中心的条件最为有利。

SKA，英文全称为Square Kilometre Array，即平方公里阵列。这是一个接收无线电波的射电望远镜，预计于2030年建成，建成后将是世界最大的望远镜。它分为低频部分(位于澳大利亚)和中频部分(位于南非)，中国是SKA的创始国和正式成员国之一。

MWA(Murchison Widefield Array，默奇森宽场列阵)是SKA先导望远镜的项目之一，位于澳大利亚西北部，主要“捕捉”低频波段。上海天文台是MWA的正式成员之一，该台牵头的中国SKA区域中心原型机参与了本项目部分MWA数据的处理、分析和存储。

好似电影《不要抬头》(Don’t look up)中的情节，最早的时候是澳大利亚科廷大学国际射电天文研究中心(ICRAR-Curtin)的Natasha Hurley-Walker(娜塔莎·赫利-沃克)博士带的一个学生在一张照片中偶然发现了这个新天体。他们发现它似乎是高度偏振的，于是就找到张翔处理偏振数据。

作为论文的第二作者，张翔在受访时回顾了此番MWA发现新天体的过程：在2018年前后，MWA进行了一些巡天观测。之所以要“巡”天进行观测，是因为望远镜不能同时观测到整个天空，只能一片片地“看”，然后将拍出来的照片拼成一个非常大的全天空图像。由于巡天观测项目数据量非常大，所以这些数据是在2018年收集，却不是在当年处理的。

2021年，研究人员在处理数据的时候，发现一个未知天体在2018年1月初至3月末，被MWA观测到了70多次，大概每18分钟出现(即：爆发)一次，每次出现持续30秒左右，比已知的最长的脉冲星爆发周期长9倍。在爆发期间，该天体是150 MHz(兆赫)波段南半球天空最明亮的30个射电源之一。

数据处理 新天体可遇不可求

继澳大利亚的望远镜观测到新天体迹象之后，接下来就是数据处理与分析了。

张翔说，现在的天文学工作和以前不一样，早期的天文学家可能是大半夜守在望远镜前，而现在的望远镜基本上都是电脑操作，大部分研究人员不再需要“值夜班”了。望远镜不断拍摄各式各样的照片，积攒数据，这些数据被光缆传送到附近的超级计算中心，进行第一波的处理；初步处理后的数据又通过海底光缆传送到世界各地其他超级计算中心，便于当地研究人员继续处理这些数据。

张翔介绍，该项目的原始数据量巨大，处理中间过程生成了超过1000万张图片，有3个超级计算中心(澳大利亚Pawsey超算中心、澳大利亚CSIRO Pearcey超级计算机、中国SKA区域中心原型机)参与数据处理。具体如何处理？

第一步，要“计算”这个新天体距离我们有多远。由于星际介质的存在，频率越低的信号，速度越慢，到达地球的时间越晚。因此可以通过测量不同频率下，天体信号到达地球的时间，反过来推算天体到地球的距离。

根据这种推算方法，研究人员得出的结论是：这个天体位于银河系内，距离地球大概4200光年。

第二步，要“计算”这个天体的磁场状况。

为何要测磁场？张翔说，这是因为磁场在天体物理中很重要，“磁场几乎无处不在，从地球到宇宙大尺度结构……磁场影响着各种天体的形成与演化。”

偏振测量是推算天体磁场的重要方法。测量发现，这个天体是高度偏振的，存在强磁场。

研究人员进一步分析认为，该新天体可能是一个超长周期的磁星或拥有超强磁场的白矮星。

让人略感遗憾的是，2018年以后，MWA就没再观测到这个新天体的动态了。

尽管“可遇不可求”，但接下来，团队计划在MWA数据中搜寻更多类似的天体，并针对这类天体安排未来观测，用于研究恒星的演化和死亡。据介绍，SKA与现有的望远镜相比，灵敏度大幅提高，也有望发现更多类似天体。(完)

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