作者:沈春蕾 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/1/26 20:49:18
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“这是世界上第一次发现!”广西高校这篇Nature实现历史性突破

 

文|《中国科学报》记者 沈春蕾

因为从一个新的维度上看到了过去没有看到的东西,谢斐的论文于2022年12月22日在Nature发表。她既是论文的第一作者,也是唯一通讯作者。

谢斐是广西大学教授,论文发表日距离她入职这所西部“双一流”高校刚满一年。这也是广西本地研究机构首次以第一完成单位在Nature发表论文,实现了历史性突破。

值得一提的是,这篇论文共有93位作者。日前,谢斐在接受《中国科学报》采访时,首先对庞大的作者团队做了解释,“我们所取得的成果离不开成像型X射线偏振望远镜(IXPE)优异的性能,这后面有庞大的团队在支撑,以保证观测数据的可靠性。”

她强调:“这个重大发现的取得是团队共同努力的结果。”

根据论文,谢斐团队的研究以极高的精度,测量到船帆座脉冲星风云的X射线偏振度,接近同步辐射理论极限。

那么,谢斐的发现到底有多了不起?她又是如何做到的?

“世界上第一次发现”

在漆黑的夜空中,可能会突然出现一颗耀眼的星,它像灯塔一样明亮。然而这并不是普通的恒星,而是恒星在生命尽头产生剧烈爆炸形成的“客星”,又叫超新星。

随着超新星的爆炸,产生的遗骸可能会诞生一颗中子星。当这颗中子星产生自转,并具有准直的辐射束时,又会演变成一颗脉冲星。

谢斐研究的主角就是船帆座脉冲星,其距离地球约900光年,是离地球最近的脉冲星之一。据悉,船帆座脉冲星风云能够发射出射电、X射线、高能伽马射线等不同波段的光辐射,是目前已知最亮的脉冲星之一。

利用IXPE望远镜的观测数据,谢斐团队发现船帆座脉冲星风云的X射线辐射的全局偏振度达到45%,置信水平超过了30个标准误差,并在局部区域发现偏振度高达63%。

谢斐介绍:“上述观测结果已经接近在完全有序磁场下电子同步辐射理论所预言的极限值,是人类目前在高能波段探测到的偏振度最高的一个目标源。”

对此,意大利国家天体物理研究所首席科学家保罗·索菲塔点评称:“谢斐的发现揭示了脉冲星风云的磁场极度有序,对理解粒子加速机制和研究脉冲星风云的磁场结构意义重大。”

“我们的观测数据改变了科学家对粒子加速机制的认识。”谢斐表示,这项观测结果表明,船帆座脉冲星风云核心区磁场结构高度有序,其X射线辐射起源于电子的同步辐射,对粒子加速机制模型提出严格的限制。

“这是世界上第一次发现,结果非常漂亮,没有争议。”中国科学院院士常进对谢斐的研究成果给出了很高的评价。

望远镜立项就参与

“回国这一年来,我过的还是欧洲时间。”在接受《中国科学报》采访当天的凌晨4点,谢斐刚刚结束跟意大利团队的一场线上会。

“我们的研究数据来自IXPE望远镜,IXPE由美国宇航局与意大利航天局联合研制。”谢斐介绍,意大利的团队主要负责偏振探测器的研制。

谢斐与X射线偏振的研究缘分,要从她在中国科学院高能物理研究所攻读博士研究生说起,当时我国正在紧锣密鼓地研制“慧眼”卫星,也称硬X射线调制望远镜(这颗卫星于2017年6月15日成功发射)。

2016年,谢斐取得博士学位后,前往瑞典皇家理工学院从事博士后研究工作,并决定将高能偏振探测技术作为自己的研究方向。

“在高能天体物理领域,电磁波偏振探测为观测宇宙打开了一个新的窗口。”谢斐说,“当时国内开展这个研究方向的团队很少,在瑞典期间我了解到IXPE的立项信息,可谓久旱逢甘霖。”

在2018年离开瑞典后,谢斐来到意大利国家天体物理研究所工作,从IXPE望远镜立项就开始参与研制工作。IXPE望远镜于2021年12月9日从美国发射升空。虽然当时谢斐已经回国,但她通过组内竞争,获得了IXPE一手数据的分析主导权。

在获取IXPE早期数据的时候,谢斐也有担心,因为探测器被火箭送入预定轨道,开始在轨运行后可能存在偏差,需要一定的时间来了解望远镜的运行性能。当时的测试项目非常多,主要论证数据的可靠性,改善数据的精度。

“前期参与IXPE的研制和地面标定工作,对我做科学数据分析的帮助非常大。”谢斐介绍,“2022年4月观测,我们在5月取得源数据后就开始着手准备论文,6月投稿。整个过程非常顺利,因为我们从一个新的维度上看到了过去没有看到的东西。”

西部高校也有优势

“IXPE随时都会给我们带来惊喜,这个春节我们团队要在忙碌中度过了。”

广西大学博士研究生刘宽是Nature文章的作者之一,他在谢斐引荐下成为IXPE国际合作团队外围成员。而谢斐与广西大学的渊源得从2019年说起。

当时,她受邀到广西大学天文与空间科学技术团队访问交流。“我了解到广西大学正在研制偏振探测器,这跟我的研究领域非常吻合。”谢斐希望回国后也能延续自己在国外的研究,并且有合适的平台和团队一起开展技术攻关。

“好的平台和团队才能出好的研究成果。”这也是谢斐选择加入广西大学的主要原因,“回国就是回家,我关注了这个团队近两年,他们在做的事情既有挑战,又是我喜欢并擅长的领域。”

虽然孤身一人来到广西,但刚过而立之年的江西姑娘谢斐已经喜欢上这里。“南宁的冬天很温暖,广西大学更让我感受到了家的温暖,周围的领导、同事和学生都非常亲切友善。”

据悉,广西大学天文与空间科学技术团队是面向天体物理重大科学前沿展开基础研究、服务国家深空探索战略开展技术攻关和工程任务的综合性团队。

谢斐希望自己和团队继续练好内功,未来可以参与中国的X射线偏振探测器的研制。

相关论文信息:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05476-5

 
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