编辑网讯 www.bianji.com 近日，由清华大学李菂教授领衔的国际天文学团队，联合意大利、澳大利亚、德国等国科学家，利用中国“天眼”FAST与南非MeerKAT阵列望远镜的协同观测数据，对银河系球状星团开展了首次高精度脉冲星偏振普查。研究首次结合两台世界级射电望远镜的观测优势，揭示了球状星团内部磁场梯度与电离气体分布的全新图景，相关成果于5月20日以封面文章形式发表于国际权威期刊《科学通报》，为理解星团演化与银河系磁场结构提供了关键突破。
“双剑合璧”突破技术瓶颈，样本量翻倍绘制磁场图谱
球状星团作为银河系中最古老的天体之一，由数百万颗恒星紧密聚集而成，其中包含大量脉冲中子星——这类高度磁化的致密天体以毫秒级周期发射规律电磁脉冲，其信号穿越星际空间时，会因星际介质中的磁场与电离气体发生偏振旋转，从而成为探测星团环境的“天然探针”。
然而，传统单台望远镜受限于灵敏度与观测角度，难以全面捕捉球状星团内脉冲星的偏振特征。研究团队创新性地整合了“中国天眼”FAST的高灵敏度与MeerKAT的宽视场优势，对8个球状星团中的43颗脉冲星展开联合观测，将全球相关样本数量直接翻倍。通过精确测量脉冲信号的偏振旋转量，团队首次绘制出球状星团磁场梯度的三维分布图，并推算出电离气体密度的上限值，其精度较此前研究提升了一个数量级。
“这一成果相当于为银河系磁场‘拍照’，分辨率与清晰度均达到前所未有的水平。”论文通讯作者李菂教授表示，“FAST与MeerKAT的协同观测，相当于用两台不同焦距的相机拍摄同一场景，再通过算法拼接出全景图。”
“无尘之境”挑战理论模型，气体清除机制成新焦点
研究中最令人瞩目的发现，是除47 Tucanae星团外，其余观测对象均未探测到可分辨的电离气体信号。这一结果与主流理论模型预测的“球状星团内部应充斥大量气体”形成强烈反差。
“我们原以为球状星团会像恒星形成区一样充满气体，但实际观测却显示它们异常‘干净’。”论文第一作者、中国科学院国家天文台与澳大利亚斯威本科技大学联合培养的张蕾博士指出，“这一矛盾迫使学界重新审视星团演化理论——可能存在某种高效的气体清除机制，例如白矮星与年轻恒星释放的强烈辐射风，或超新星爆发产生的冲击波。”
研究团队进一步推测，球状星团内恒星的高密度分布可能加速了气体逃逸过程，而星团中心可能存在一个由脉冲星风与恒星风共同作用形成的“清洁区”。这一发现不仅解释了球状星团的“无尘”现象，也为研究星团中恒星碰撞、双星演化等过程提供了新线索。
国际合作深化科学认知，中国天眼再立新功
此次研究是“中国天眼”首次以封面文章形式登上《科学通报》，标志着中国射电天文从“追赶者”向“引领者”的跨越。FAST作为全球最大单口径射电望远镜，其超强灵敏度使团队能够捕捉到微弱的脉冲星偏振信号；而MeerKAT的宽视场则确保了对多个星团的同步观测。
“这种‘一深一广’的组合，正是现代天文学多平台协同观测的典范。”参与研究的意大利天文学家马可·瓦伦蒂尼表示，“中国天眼为全球天文学界打开了一扇新窗口。”
未来展望：迈向星团磁场起源与暗物质探测
目前，研究团队正计划将观测范围扩展至更多球状星团，并尝试结合引力透镜效应与脉冲星计时阵列技术，探索星团磁场与暗物质分布的潜在关联。李菂教授透露：“我们正在开发一种新型算法，以区分磁场是由恒星活动还是暗物质粒子相互作用产生，这可能为破解暗物质之谜提供新路径。”
此次研究不仅深化了人类对银河系最古老天体的认知，更展示了国际合作在前沿科学探索中的关键作用。随着“中国天眼”等新一代望远镜的持续运行，天文学界有望在星团演化、恒星磁场起源等领域取得更多突破，为理解宇宙演化拼上关键拼图。
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