ATCA高分辨率射电观测揭示Vela X脉冲星风星云“茧”结构新细节

天文学家使用澳大利亚望远镜紧凑阵列(ATCA)对脉冲星风星云Vela X进行了新的射电观测。相关结果于2026年3月2日发布在arXiv预印本服务器,研究团队称这些数据为该星云的结构与辐射特征提供了更多约束。

脉冲星风星云(PWN)由脉冲星释放的带电粒子风驱动形成。当脉冲星风与周围环境相互作用,尤其与缓慢膨胀的超新星喷射物发生碰撞时,可产生可观测的星云辐射。

Vela X位于约1000光年之外,由Vela脉冲星驱动,该脉冲星也被称为PSR J0835–4510或PSR B0833–45。Vela X与编号为G263.9−3.3的超新星遗迹(SNR)相关联,其显著特征之一是一条高能粒子准直的丝状结构,被称为“茧”,从脉冲星向南南西方向不对称延伸。

此前观测显示,Vela X“茧”的同步辐射在射电与X射线等多个波段均可见,但两者呈现的形态并不一致。关于“茧”的形成机制仍缺乏定论,有研究提出来自北侧的反向冲击波可能与原始脉冲星风星云相互作用并对其造成扰动。

为进一步解释“茧”区域射电与X射线辐射分布的分离现象,以及为何脉冲星附近缺乏显著的射电与X射线特征而在更远处更为突出,中山大学刘一涵领导的团队开展了高分辨率ATCA观测。研究人员在论文中写道,团队于2024年11月23日、24日和25日以项目编号C3579进行观测,使用ATCA的750米阵列配置(750D),以获得较好的分辨率与uv覆盖。

研究团队报告称,新获得的高分辨率图像揭示了“茧”区域大尺度弯曲丝状结构的形态,同时在丝状结构内外识别出更小尺度、呈混乱分布的细丝特征。

在偏振与磁场相关结果方面,论文称所识别的大尺度丝状结构表现为高度偏振,磁场方向与丝状结构的切向一致。主要丝状结构的旋转测量沿其长度出现峰值,而其他区域则呈现不稳定波动。研究团队给出的射电谱指数图显示,“茧”区域的射电特征与脉冲星相关,而非仅由超新星遗迹产生。

研究还将新图像与既有观测进行对比,结果进一步确认射电与X射线丝状结构之间存在差异。论文据此指出,该脉冲星风星云—超新星遗迹系统所处环境可能高度动态。

作者同时表示,尽管“茧”区域的总强度与旋转测量分布可用带有多普勒增强效应的螺旋丝状结构以及混乱的环星介质环境来解释,但偏振分布仍可能需要进一步研究。团队建议对Vela X“茧”开展更多观测,以便对局部磁场强度给出更重要的估计,并为构建更完善的磁流体动力学模拟提供支持。


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