天文學家利用12 架望遠鏡，包括歐洲南方天文台（ESO）的望遠鏡，破解了脈衝星PSR J1023+0038 的奇特行為。這顆脈衝星在兩種亮度模式之間快速交替，以突然爆發的方式噴射物質，導致了明暗變化。這項突破涉及全面的觀測和分析，增強了我們對脈衝星動力學的了解，並為今後利用歐洲南方天文台的超大望遠鏡等先進望遠鏡發現脈衝星奠定了基礎。

透過對包括歐洲南方天文台（ESO）三個設施在內的12 台地面和太空望遠鏡的廣泛天文研究，天文學家發現了脈衝星（一種超高速旋轉的死星）的奇特行為。據了解，這個神秘的天體幾乎不斷地在兩種亮度模式之間切換，直到現在這還是一個謎。但天文學家現在發現，脈衝星在極短的時間內突然噴射出來的物質是造成這種奇特切換的原因。

紐約大學阿布達比分校研究員、義大利國家天文物理研究所（INAF）下屬研究員瑪麗亞-克里斯蒂娜-巴格里奧（Maria Cristina Baglio）說：「我們目睹了非同尋常的宇宙事件，在數十秒的極短時間內，從一個以難以置信的高速旋轉的小型緻密天體中向太空發射出大量物質，類似於’宇宙砲彈’。”她是最近發表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics ）雜誌上論文的第一作者。

脈衝星是一種快速旋轉的磁星，會向太空發射一束電磁輻射。當它旋轉時，這束射線橫掃整個宇宙–就像燈塔的光束掃描周圍環境一樣–當它與地球的視線相交時，就會被天文學家探測到。這使得從我們的星球上看這顆恆星的亮度出現脈衝變化。

PSR J1023+0038，簡稱J1023，是一種行為怪異的特殊脈衝星。它位於大約4500 光年外的六分儀星座，緊緊地圍繞著另一顆恆星運行。在過去的十年裡，這顆脈衝星一直在積極地從這顆伴星上吸取物質，這些物質在脈衝星周圍聚集成一個圓盤，並慢慢地向脈衝星墜落。

這張藝術家印象圖展示了脈衝星PSR J1023+0038 從它的伴星上竊取氣體的過程。這些氣體聚集在脈衝星周圍的圓盤中，慢慢地向脈衝星墜落，最終以狹窄的噴流形式排出。此外，還有一股粒子風從脈衝星上吹走，這裡用一團非常小的點來表示。這股風與下墜的氣體發生碰撞，將其加熱，使系統發出耀眼的X 射線、紫外線和可見光。最終，這些高溫氣體沿著噴流被排出，脈衝星又回到了最初較暗的狀態，周而復始。根據觀測，這顆脈衝星每隔幾秒鐘或幾分鐘就會在這兩種狀態之間不停地切換。來源：ESO/M.

自從物質累積過程開始後，掃描光束幾乎消失了，脈衝星開始不停地在兩種模式之間切換。在”高”模式下，脈衝星發出明亮的X 射線、紫外線和可見光；而在”低”模式下，脈衝星在這些頻率下的亮度較暗，並發出更多的無線電波。脈衝星可以在每種模式下停留幾秒鐘或幾分鐘，然後在幾秒鐘內切換到另一種模式。迄今為止，天文學家一直對這種切換感到困惑。

西班牙巴塞隆納空間科學研究所研究員、論文共同第一作者弗朗切斯科-科蒂-澤拉蒂（Francesco Coti Zelati）說：”為了了解這顆脈衝星的行為，我們開展了史無前例的觀測活動，動用了十幾台最先進的地面和星載望遠鏡。這次活動包括歐洲南方天文台的甚大望遠鏡（VLT）和歐洲南方天文台的新技術望遠鏡（NTT）（探測可見光和近紅外線），以及阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列（ALMA），歐洲南方天文台是該陣列的合作夥伴。在2021 年6 月的兩個晚上，他們觀測到該系統在高低模式之間進行了280 多次切換。 “

「我們發現，模式切換源於脈衝星風（吹離脈衝星的高能粒子流）與流向脈衝星的物質之間錯綜複雜的相互作用，”隸屬於INAF 的科蒂-澤拉提（Coti Zelati）說。

在低模式下，流向脈衝星的物質以垂直於圓盤的狹窄噴流形式被排出。漸漸地，這些物質越積越接近脈衝星，當這種情況發生時，它就會被脈衝星吹出的風擊中，導致物質升溫。這個系統現在處於高模式，在X 射線、紫外線和可見光下發出耀眼的光芒。最終，脈衝星透過噴流帶走了這些熱物質。隨著圓盤中熱物質的減少，系統發出的亮度也會降低，切換回低速模式。

雖然這項發現揭開了J1023 奇怪行為的神秘面紗，但天文學家們仍然需要從研究這個獨特的系統中學到很多東西，而歐洲南方天文台的望遠鏡將繼續幫助天文學家們觀測這顆奇特的脈衝星。特別是目前正在智利建造的歐洲南方天文台的超大望遠鏡（ELT），它將為J1023 的開關機制提供前所未有的視角。

“ELT 將使我們能夠深入了解脈衝星周圍流入物質的豐度、分佈、動態和能量如何受到模式切換行為的影響，”INAF 布雷拉天文台研究主任、本研究的共同作者Sergio Campana 總結說。