使用 ALMA 首次探测到脉冲星

脉冲星是中子星，即质量约为太阳十倍的恒星在超新星爆发后留下的恒星遗骸，其密度与原子核相当，自转周期从几毫秒到几秒不等，并拥有比地球强数千亿倍的磁场。在磁场中，粒子被加速到相对论性状态，产生覆盖整个光谱的电磁辐射。尽管人们普遍认为脉冲星的射电辐射本质上是相干的，而从光学到高能 $\gamma$ 射线的辐射源于非相干过程，但尚未确定这种转变发生在哪个波长，这是所有脉冲星磁层辐射模型的关键信息。当然，覆盖高频无线电波到中红外波段的光谱区域对于解决这一问题至关重要。我们使用阿塔卡马大型毫米波阵列 (ALMA) 观测了 Vela 脉冲星 (PSR\, B0833$-$45)，这是少数几个在射电波段以及从中红外到极高能 $\gamma$ 射线均被观测到的脉冲星之一。我们在 97.5、145、233、343.5 GHz 频率处探测到 Vela 脉冲星，并发现其能量密度谱遵循谱指数为 $\alpha = -0.93 \pm 0.16$ 的幂律。ALMA 光谱对应于非常高的亮温度——从 $10^{17}$ 到 $10^{15}$ K——表明相干辐射过程仍然对毫米/亚毫米波段的辐射有贡献。因此，这是脉冲星中除射电辐射外存在相干辐射的首次迹象。同时，我们识别出了一个在地面观测中初步探测到的延展结构。我们支持将其解释为从脉冲星突出的反向喷流。