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毫秒脈沖星J0437–4715的視差距離高精度測量研究獲得極優參考點

遙遠的星系中央的致密射電輻射,不僅可以示蹤超大質量黑洞的存在,也可以用來作為天空平面穩定參考點,測量其附近脈沖星的距離。利用這種相對位置測量方法,分布于世界各地的射電望遠鏡組成的甚長基線干涉測量(簡稱VLBI)網觀測可以精確測量銀河系之內脈沖星位置的周期性變化,即周年視差,進而解算出視差距離。

近期,中國科學院云南天文臺射電天文研究組博士生李志玄、瑞典Onsala天文臺研究員楊軍和上海天文臺研究員安濤等人在距毫秒脈沖星J0437–4715的一個角分之內的天區中發現了兩顆銀河系之外的致密射電源,可用作極優的參考點精確測量此脈沖星距離,該工作發表于英國《皇家天文學報》。


毫秒脈沖星J0437–4715的視差距離高精度測量研究獲得極優參考點


上圖中的左右兩側的小圖分別展示了這兩顆射電源R1和R2的VLBI觀測圖像。在天空平面上,二者距脈沖星J0437–4715為13角秒和45角秒。由于兩者VLBI結構致密,多頻觀測的射電流量密度差別較小,為光學厚的射電譜,并且流量長期穩定,因此二者只能是河外星系中央的致密射電核。鑒于這三顆射電源彼此極其接近,可用一套VLBI觀測系統,在較高的觀測頻率上,對三顆源開展同時觀測。在后續的數據處理中,通過作差法,以最亮的脈沖星作為校準源可極其干凈地剔除數據中各種系統誤差,精確測量相對位置。在不久的將來,若利用觀測帶寬(大于等于4GHz)的VLBI觀測,相對位置測量精度有望突破當前約十萬分之一角秒的觀測極限。
此發現不僅極其幸運(約千分之一的概率),而且有助于團隊后續VLBI觀測中成倍提高其距離測量精確度,達到誤差約1光年(約為其距離的0.2%)的極高測量水平。同時,由于此毫秒脈沖星是已知計時觀測最穩定的脈沖星之一,通過VLBI視差距離和到達時間觀測測量得到的動力學距離比較,還可探討牛頓引力常數G的時間穩定性對脈沖星雙星系統的微弱影響,給出G的變化率的更高精度的上限。

這項研究也是云南天文臺40米射電望遠鏡首次與澳大利亞VLBI網(簡稱LBA)聯合天文VLBI觀測的結果。在此項研究中,云南天文臺射電望遠鏡獨一無二地提供了大量基線長度在6000千米以上的高靈敏度數據,扮演了關鍵角色。


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