新的脈沖星搜尋計劃：利用CHIME觀測脈沖星

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翻譯：楊幸允

校對：牧夫校對組

編排：胡暖暖

后臺：朱宸宇

https://aasnova.org/2025/09/12/chiming-in-on-the-pulsar-search-searching-for-pulsars-with-chime/

藝術家筆下展現的脈沖星基本結構。在圖片中央白色的是中子星，紅色的垂直線是恒星的自轉軸，藍色的閉合曲線是磁力線，黃色的箭頭是從磁極射出的射電噴流。圖片來源： B.·薩克斯頓（B. Saxton）、美國國家射電天文臺（NSF NRAO）、聯合大學公司（AUI）和（美國）國家科學基金會（NSF）

脈沖星是宇宙中最精準的計時器；它在許多天文學領域中扮演著關鍵角色。一項全新的脈沖星巡天計劃已上線運行，并且已經有了突破性發現。

搜尋脈沖星

脈沖星是一些大質量恒星死亡后留下的極致密核心。脈沖星像宇宙中的燈塔——它們高速旋轉，從磁極噴射出光束，向地球上的觀測者持續發送穩定的脈沖信號。天文學家對這個現象非常感興趣，因為脈沖星能為研究許多天體物理領域（例如，引力波、廣義相對論和高密度物質）提供重要線索。目前天文學家們已經發現了3700多顆脈沖星，這個數量的增加將推動更令人興奮的科學發展。

許多脈沖星巡天計劃是利用單碟型射電望遠鏡掃描部分天區，而且目前為止，這些巡天的目標主要集中于尋找銀道面內恒星密集區域的脈沖星。盡管這些項目已觀測到了許多脈沖星，但它們受限于狹窄的視場和覆蓋大范圍天區較長的耗時；它們還遺漏了必然存在于銀暈中環繞著球狀星團的脈沖星。一部分低頻率探測器雖然能克服這些局限，但是卻需要巨大的計算資源來篩選原始數據以發現脈沖星。如何才能高效地搜索整個天空中的脈沖星呢？

歡迎CHAMPSS

為填補現有脈沖星巡天觀測的空白，研究人員將注意力投向了加拿大氫原子強度測繪實驗（the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment,CHIME）。CHIME是一臺獨特的儀器；它利用一組圓柱形天線在400-800MHz波段搜尋天空中的射電源。自2017年首次觀測以來，CHIME在觀測暫現射電事件方面已取得重大進展，已發現了80多顆脈沖星。

CHAMPSS指向圖展示了這個巡天計劃覆蓋的天區。橙色的星型是新發現的脈沖星，粉色的圓點是專項巡天中已知的脈沖星。圖片來源：安德雷德等人（2025）。

為了進一步搜尋脈沖星，科學家團隊開發了CHIME全天多日脈沖星疊加搜索（CHAMPSS）項目——這項射電脈沖星巡天計劃每天觀測整個北天區域，并通過疊加長期觀測的數據來找出不規律又微弱的天體信號。通過疊加處理多日的觀測數據，CHAMPSS能增強信號強度，從而發現那些原本難以被探測到的微弱天體。數據處理的管線實時搜索強峰值信號以識別暫現射電事件，后隨分析則負責判斷該事件是否為脈沖星候選體。可能性高的候選天體將進入后續階段來確定它是否為脈沖星以及它的特性。

第一批成果和未來的展望

CHAMPSS目前發現了什么呢？通過對一小片天區進行多次專項觀測，CHAMPSS團隊已發現11顆新脈沖星；它們的周期范圍在0.2至1.5秒之間。此外，該團隊通過在觀測區域內搜尋已知的脈沖星驗證了巡天的靈敏度；它們發現預測中的已知脈沖星的信噪比與實際觀測結果高度吻合。這一驗證結果讓團隊得以推進到巡天計劃的下一階段，屆時這個項目將全面運行。

CHAMPSS發現的11顆脈沖星。圖片來源：安德雷德等人（2025）

CHAMPSS項目在其他射電脈沖星搜尋計劃的基礎上進行了補充與拓展，發現了那些不反復觀測便會遺漏的暗淡且不規律的射電源。脈沖星天文學的前景一片光明。隨著這項巡天計劃的啟動，將有一批新的脈沖星被天文學家們發現。

論文原文：http://doi.org/10.3847/1538-4357/adeb51

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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