2021年度邵逸夫天文學獎公布

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中國教育新聞網北京6月1日訊(記者 焦新)近日,2021年度邵逸夫天文學獎公布,維多利亞·卡士比(Victoria M Kaspi)和赫里莎·庫韋利奧圖(Chryssa Kouveliotou)獲得該項大獎,以表彰她們對理解磁星、脈沖星和γ射線爆發的神秘特性方面所作出的重大貢獻。

磁星是一種高度磁化的中子星類別,與很多壯觀瞬變天體物理學現象有關。卡士比和庫韋利奧圖開發了新穎和精確的觀測技術,從而證實具有超強磁場的中子星存在,并描繪出它們的物理特性。她們已將磁星確立為一種嶄新而又重要的天體類別。卡士比是加拿大麥吉爾大學物理學教授、麥吉爾太空研究所所長。庫韋利奧圖是美國喬治華盛頓大學物理系教授、系主任。

中子星是恒星爆炸后的超壓縮殘余物。它們大多數快速自轉,周期從毫秒到秒,并發出強大的電磁輻射光束(表現為脈沖星)。因此,它們是精確的“宇宙時鐘”,可以讓人們在引力場比地球強幾十億倍的情況下進行基本物理測試。有關脈沖星的研究曾兩次獲諾貝爾物理學獎(1974年和1993年)。

脈沖星也具有很強的磁場,當前身星塌縮成中子星時,磁場線被“凍結”在星體殘余物中。這些磁場引導粒子流從磁偶的兩極噴出。但是傳統的射電脈沖星主要由旋轉能量提供動力,而其旋轉速度在其生命周期慢慢耗減。

卡士比和庫韋利奧圖的研究是受到理論預測(鄧肯和湯普森于1992年發表)的啟發,超新星核心發生引力塌縮形成中子星,假如在塌縮后的最初幾秒鐘內,發電機的作用是有效的話,中子星可以具有巨大磁場,比常規脈沖星的磁場強千倍。此物體(稱為“磁星”)儲存巨大磁能,從而可以獲取動力,而不是靠旋轉提供;并且預計在磁星中心產生帶電粒子對,從而觸發高能伽馬射線爆發。

庫韋利奧圖和她的同事在1998至1999年間對稱為“軟伽瑪射線重復爆發源”(SGRs)的X射線/γ射線源類別進行觀測,證實磁星的存在。庫韋利奧圖開發用于X射線波長的脈沖星計時的新技術,將其應用于來自羅西X射線計時衛星(RXTE)的數據上,于1998年SGR 1806-20的持續射線中,檢測到7.5秒周期的X射線脈沖。然后,她測量了脈沖星的降速率,并取得脈沖星的年齡和磁偶極強度,磁場在預測范圍內,接近1014高斯(即1010T)。由于脈沖信號微弱,又需要為多個時段的旋轉相位作出校準,因此降速測量極具挑戰性。

卡士比證明第二類發射X射線的稀有脈沖星,即“異常X射線脈沖星”(AXP),它們也是磁星。卡士比從射電天文學家在脈沖星計時中常用的方法出發,克服了巨大的技術難題,把相位相干性技巧推廣到X射線領域。

2021年度邵逸夫天文學獎得獎者簡介

維多利亞·卡士比是美國國家科學院、美國人文與科學院和英國倫敦皇家學會院士。1967年生于美國得克薩斯州奧斯汀市,現為加拿大麥吉爾大學物理學教授暨麥吉爾太空研究所所長。1989年于麥吉爾大學取得物理學學士學位,并分別在1991和1993年于美國普林斯頓大學取得物理學碩士和博士學位。她于美國加州理工學院、噴氣推進實驗室和美國麻省理工學院任職后,1999年成為麥吉爾大學助理教授,及后獲頒加拿大國家教席,屬于該校獲此名銜的最早一批,在2006年出任洛恩·特羅捷天體物理學講座教授。

赫里莎·庫韋利奧圖是美國國家科學院、美國人文與科學院、荷蘭皇家藝術與科學學院和希臘雅典科學院院士。1953年生于希臘雅典,現為美國喬治華盛頓大學物理系教授、系主任。1975年獲希臘雅典國立卡波季斯特里安大學物理學學士學位,1977年獲英國蘇塞克斯大學理學碩士學位,1981年獲德國慕尼黑科技大學天體物理學博士學位。

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