文｜《中國科學(xué)報(bào)》記者 沈春蕾
因?yàn)閺囊粋€(gè)新的維度上看到了過去沒有看到的東西，謝斐的論文于2022年12月22日在Nature發(fā)表。她既是論文的第一作者，也是唯一通訊作者。
(相關(guān)資料圖)
謝斐是廣西大學(xué)教授，論文發(fā)表日距離她入職這所西部“雙一流”高校剛滿一年。這也是廣西本地研究機(jī)構(gòu)首次以第一完成單位在Nature發(fā)表論文，實(shí)現(xiàn)了歷史性突破。
值得一提的是，這篇論文共有93位作者。日前，謝斐在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，首先對龐大的作者團(tuán)隊(duì)做了解釋，“我們所取得的成果離不開成像型X射線偏振望遠(yuǎn)鏡（IXPE）優(yōu)異的性能，這后面有龐大的團(tuán)隊(duì)在支撐，以保證觀測數(shù)據(jù)的可靠性。”
她強(qiáng)調(diào)：“這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)的取得是團(tuán)隊(duì)共同努力的結(jié)果。”
根據(jù)論文，謝斐團(tuán)隊(duì)的研究以極高的精度，測量到船帆座脈沖星風(fēng)云的X射線偏振度，接近同步輻射理論極限。
那么，謝斐的發(fā)現(xiàn)到底有多了不起？她又是如何做到的？
“世界上第一次發(fā)現(xiàn)”
在漆黑的夜空中，可能會突然出現(xiàn)一顆耀眼的星，它像燈塔一樣明亮。然而這并不是普通的恒星，而是恒星在生命盡頭產(chǎn)生劇烈爆炸形成的“客星”，又叫超新星。
隨著超新星的爆炸，產(chǎn)生的遺骸可能會誕生一顆中子星。當(dāng)這顆中子星產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，并具有準(zhǔn)直的輻射束時(shí)，又會演變成一顆脈沖星。
謝斐研究的主角就是船帆座脈沖星，其距離地球約900光年，是離地球最近的脈沖星之一。據(jù)悉，船帆座脈沖星風(fēng)云能夠發(fā)射出射電、X射線、高能伽馬射線等不同波段的光輻射，是目前已知最亮的脈沖星之一。
利用IXPE望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)，謝斐團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)船帆座脈沖星風(fēng)云的X射線輻射的全局偏振度達(dá)到45%，置信水平超過了30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差，并在局部區(qū)域發(fā)現(xiàn)偏振度高達(dá)63%。
謝斐介紹：“上述觀測結(jié)果已經(jīng)接近在完全有序磁場下電子同步輻射理論所預(yù)言的極限值，是人類目前在高能波段探測到的偏振度最高的一個(gè)目標(biāo)源。”
對此，意大利國家天體物理研究所首席科學(xué)家保羅·索菲塔點(diǎn)評稱：“謝斐的發(fā)現(xiàn)揭示了脈沖星風(fēng)云的磁場極度有序，對理解粒子加速機(jī)制和研究脈沖星風(fēng)云的磁場結(jié)構(gòu)意義重大。”
“我們的觀測數(shù)據(jù)改變了科學(xué)家對粒子加速機(jī)制的認(rèn)識。”謝斐表示，這項(xiàng)觀測結(jié)果表明，船帆座脈沖星風(fēng)云核心區(qū)磁場結(jié)構(gòu)高度有序，其X射線輻射起源于電子的同步輻射，對粒子加速機(jī)制模型提出嚴(yán)格的限制。
“這是世界上第一次發(fā)現(xiàn)，結(jié)果非常漂亮，沒有爭議。”中國科學(xué)院院士常進(jìn)對謝斐的研究成果給出了很高的評價(jià)。
望遠(yuǎn)鏡立項(xiàng)就參與
“回國這一年來，我過的還是歐洲時(shí)間。”在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪當(dāng)天的凌晨4點(diǎn)，謝斐剛剛結(jié)束跟意大利團(tuán)隊(duì)的一場線上會。
“我們的研究數(shù)據(jù)來自IXPE望遠(yuǎn)鏡，IXPE由美國宇航局與意大利航天局聯(lián)合研制。”謝斐介紹，意大利的團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)偏振探測器的研制。
謝斐與X射線偏振的研究緣分，要從她在中國科學(xué)院高能物理研究所攻讀博士研究生說起，當(dāng)時(shí)我國正在緊鑼密鼓地研制“慧眼”衛(wèi)星，也稱硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（這顆衛(wèi)星于2017年6月15日成功發(fā)射）。
2016年，謝斐取得博士學(xué)位后，前往瑞典皇家理工學(xué)院從事博士后研究工作，并決定將高能偏振探測技術(shù)作為自己的研究方向。
“在高能天體物理領(lǐng)域，電磁波偏振探測為觀測宇宙打開了一個(gè)新的窗口。”謝斐說，“當(dāng)時(shí)國內(nèi)開展這個(gè)研究方向的團(tuán)隊(duì)很少，在瑞典期間我了解到IXPE的立項(xiàng)信息，可謂久旱逢甘霖。”
在2018年離開瑞典后，謝斐來到意大利國家天體物理研究所工作，從IXPE望遠(yuǎn)鏡立項(xiàng)就開始參與研制工作。IXPE望遠(yuǎn)鏡于2021年12月9日從美國發(fā)射升空。雖然當(dāng)時(shí)謝斐已經(jīng)回國，但她通過組內(nèi)競爭，獲得了IXPE一手?jǐn)?shù)據(jù)的分析主導(dǎo)權(quán)。
在獲取IXPE早期數(shù)據(jù)的時(shí)候，謝斐也有擔(dān)心，因?yàn)樘綔y器被火箭送入預(yù)定軌道，開始在軌運(yùn)行后可能存在偏差，需要一定的時(shí)間來了解望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行性能。當(dāng)時(shí)的測試項(xiàng)目非常多，主要論證數(shù)據(jù)的可靠性，改善數(shù)據(jù)的精度。
“前期參與IXPE的研制和地面標(biāo)定工作，對我做科學(xué)數(shù)據(jù)分析的幫助非常大。”謝斐介紹，“2022年4月觀測，我們在5月取得源數(shù)據(jù)后就開始著手準(zhǔn)備論文，6月投稿。整個(gè)過程非常順利，因?yàn)槲覀儚囊粋€(gè)新的維度上看到了過去沒有看到的東西。”
西部高校也有優(yōu)勢
“IXPE隨時(shí)都會給我們帶來驚喜，這個(gè)春節(jié)我們團(tuán)隊(duì)要在忙碌中度過了。”
廣西大學(xué)博士研究生劉寬是Nature文章的作者之一，他在謝斐引薦下成為IXPE國際合作團(tuán)隊(duì)外圍成員。而謝斐與廣西大學(xué)的淵源得從2019年說起。
當(dāng)時(shí)，她受邀到廣西大學(xué)天文與空間科學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)訪問交流。“我了解到廣西大學(xué)正在研制偏振探測器，這跟我的研究領(lǐng)域非常吻合。”謝斐希望回國后也能延續(xù)自己在國外的研究，并且有合適的平臺和團(tuán)隊(duì)一起開展技術(shù)攻關(guān)。
“好的平臺和團(tuán)隊(duì)才能出好的研究成果。”這也是謝斐選擇加入廣西大學(xué)的主要原因，“回國就是回家，我關(guān)注了這個(gè)團(tuán)隊(duì)近兩年，他們在做的事情既有挑戰(zhàn)，又是我喜歡并擅長的領(lǐng)域。”
雖然孤身一人來到廣西，但剛過而立之年的江西姑娘謝斐已經(jīng)喜歡上這里。“南寧的冬天很溫暖，廣西大學(xué)更讓我感受到了家的溫暖，周圍的領(lǐng)導(dǎo)、同事和學(xué)生都非常親切友善。”
據(jù)悉，廣西大學(xué)天文與空間科學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)是面向天體物理重大科學(xué)前沿展開基礎(chǔ)研究、服務(wù)國家深空探索戰(zhàn)略開展技術(shù)攻關(guān)和工程任務(wù)的綜合性團(tuán)隊(duì)。
謝斐希望自己和團(tuán)隊(duì)繼續(xù)練好內(nèi)功，未來可以參與中國的X射線偏振探測器的研制。
相關(guān)論文信息：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05476-5
標(biāo)簽： nature
