解開宇宙燈塔之謎，NASA 探測器首度成功測量脈衝星磁場

近日科學家利用 NASA 的 X 射線成像偏振探測器（IXPE），首度成功直接測量「燈塔星雲」（Lighthouse Nebula）內脈衝星 PSR J1101−6101 磁場。突破性研究刊登於《天文物理學》期刊，為人類理解宇宙最極端的天體運作機制提供嶄新視角。

團隊 2025 年 6 月起，對星雲進行近 18 天的持續觀測，重點聚焦於從脈衝星延伸出的兩條 X 射線分支：較長的「纖維狀結構」（filament）與較短的「尾跡」（trail）。天文學家長期懷疑，脈衝星釋放的高能粒子在與星際氣體碰撞形成「弓形震波」後，部分高能粒子會逃逸並順著銀河系的磁場線流動，從而形成了纖維狀結構。

▲ 含IXPE的X射線資料（藍色，高亮顯示）、錢卓X射線望遠鏡的X射線資料（紫色）及CSIRO的電波資料（綠色），星空背景是2MASS光學巡天的光學資料。

研究負責人史丹佛大學研究生 Jack Dinsmore 指出，測量光線的偏振度即能推斷磁場方向。以 IXPE 開發的先進分析技術，團隊克服了訊號微弱的挑戰，最終以超過 99% 的信心水準證實：磁場方向確實與粒子流動方向平行，驗證長期理論假設。

然而，研究亦有意外發現。測得的高偏振度顯示該區域的磁場擾動程度低於傳統模型預期，引發了學者對現有模型的質疑。此外，研究團隊發現 X 射線觀測到的磁場與無線電頻段觀測到的磁場呈現「垂直」的顯著差異。義大利國家天體物理研究所的共同作者 Niccolò Bucciantini 表示，這強烈暗示了不同能量的粒子在系統中佔據了不同的區域，並可能由截然不同的粒子加速機制所驅動。

這項研究不僅繪製出脈衝星周圍複雜的磁場地圖，更揭開了高能天體運作的神秘面紗，證明在這些極端天體系統中，隱藏著比過去認知更精細且多元的物理結構。隨著 IXPE 資料的不斷累積，科學家正逐步拼湊出這座「宇宙燈塔」如何影響周圍星際環境的完整樣貌。

（本文由台北天文館授權轉載；圖片來源：NASA）