中國科學院國家天文臺的科學家利用500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）發現并研究了一種新的脈沖星輻射狀態，揭示了脈沖星磁層中未知的物理過程。

我們都知道，脈沖星是一種特殊的恒星，它們是由大質量恒星在爆發成超新星后留下的致密核心。脈沖星有很強的磁場和很快的自轉，所以它們會在空間中發出周期性的射電信號，就像一盞燈塔一樣。這些信號被我們的射電望遠鏡接收到后，就可以形成一個脈沖輪廓，也就是每個周期內信號強度隨時間變化的曲線。不同的脈沖星有不同的脈沖輪廓，有些很寬，有些很窄，有些很復雜，有些很簡單。這些脈沖輪廓反映了脈沖星輻射區域的形狀和位置，以及我們觀測到它們的角度。

那么，脈沖星是怎么產生這些射電信號的呢？這是一個很復雜也很有趣的問題。我們目前認為，脈沖星輻射是由高能粒子在磁場線上運動時產生的。這些粒子是從脈沖星兩極附近的極點區域產生的，它們是由強烈的電場將原子核和電子從表面剝離，并使之成對產生正負電子而形成的。這些粒子在磁場線上加速運動時，會發出同步輻射或曲率輻射，這就是我們看到的射電信號。這些信號會隨著脈沖星自轉而掃過我們的視線，所以我們就可以看到周期性的脈沖。

但是，并不是所有的脈沖星都能持續地發出穩定的信號。有些老年脈沖星會經常出現一段時間沒有信號或者信號很弱的情況，這種情況就叫做“停波”。為什么會出現停波呢？可能是因為在某些條件下，極點區域不能產生足夠多的粒子來維持輻射，或者是因為磁場結構或輻射區域發生了變化，或者是因為其他地方產生了大量的等離子體而影響了輻射過程。但是，我們不太清楚停波時期脈沖星磁層中到底發生了什么，因為我們沒有辦法測量它們沒有輻射時候的物理狀態。

這時候，FAST望遠鏡就派上了用場。FAST是世界上最大的單口徑射電望遠鏡，它有著非常高的靈敏度和分辨率，可以探測到很微弱的信號。在2020年8月和9月，FAST在進行一項尋找脈沖星的重點項目時，無意中觀測到了一顆很亮的脈沖星PSR B2111 46。這顆脈沖星是一顆相對老年的脈沖星，科學家們早就知道它經常出現停波現象。

但是，在FAST的觀測中，科學家們發現了一種以前從未見過的信號，就是在停波期間，偶爾會出現一些非常弱、非常窄的脈沖。為了驗證這種新的輻射狀態，科學家們在2022年3月又對這顆脈沖星進行了兩個小時的觀測?！白詈?，我們從中挑選出了175個這樣的窄弱脈沖。”研究人員說。根這些脈沖與正常脈沖在脈寬和能量上有明顯的差異，所以被命名為“矮脈沖”。

矮脈沖是一種與正常脈沖不同的輻射狀態，它們反映了脈沖星磁層中不同的物理過程。正常的單個脈沖是由大量的粒子在規則形成的間隙中產生強烈的放電而產生的，就像磁層中發生了一場粒子雷暴一樣。而矮脈沖是由一滴或幾滴粒子在一個不穩定的間隙中產生對生產而產生的，就像磁層中下起了一場粒子雨滴一樣。這些零星、弱小、窄窄的脈沖構成了一個與正常脈沖無關的輻射狀態，而且這些脈沖經常表現出一種罕見的反轉譜，也就是說它們在高頻率下發出更強的輻射，這在天文學中是很少見到的。

那么，這些矮脈沖能告訴我們什么呢？首先，它們能告訴我們，在停波時期，脈沖星并沒有完全停止輻射，而是有著微弱而難以察覺的輻射。其次，它們能告訴我們，在不同的輻射狀態下，脈沖星磁場結構并沒有發生改變?？茖W家們通過測量矮脈沖和正常脈沖的偏振特性發現，它們都遵循同樣的偏振角曲線，這說明它們都來自于同樣位置和方向的磁場線上。最后，它們能告訴我們，在老年脈沖星中存在著一種新的粒子產生和輻射機制，它可能與極點區域附近電場和等離子體密度有關。

這是一項具有重要意義的發現，它為我們理解脈沖星的內部結構和演化提供了新的線索，也為我們探索宇宙中的極端物理條件提供了新的窗口。