脉冲星作为高速旋转的中子星，其射电信号通常呈现非常窄的轮廓，仅占整个脉冲相位的十分之一左右，这种狭窄的辐射窗口很难对脉冲星磁层几何结构进行准确的限制。然而，具有中间脉冲的脉冲星拥有更宽的辐射窗口，可以得到准确的磁层结构参数，从而有助于开展辐射区高度和辐射束结构研究。
近日，中国科学院新疆天文台脉冲星研究团组在脉冲星辐射几何研究方面取得新进展。特别研究助理孙盛楠基于“中国天眼”FAST的高灵敏度观测数据，系统分析了23颗具有中间脉冲的脉冲星偏振辐射特性，获得了这些脉冲星的磁层几何结构参数。相关成果发表在《天体物理学》（ApJ，2025，983, 179）。
该研究通过应用旋转矢量模型（RVM），测量了其中16颗脉冲星的磁倾角和碰撞角，揭示了脉冲星辐射束并非完全填充的现象，其填充因子分布在0.27至0.99之间。目前常用的计算脉冲星辐射高度的几何方法和相对论方法是建立在假设脉冲辐射完全充满辐射束的基础上，研究人员认为针对这些传统方法需要考虑填充因子的影响。
研究发现脉冲宽度与碰撞角呈正相关关系，这一结果有力支撑了辐射束模型中的“扇形束”结构理论。此外，研究人员将相位延迟作为自由参数加入到RVM模型中，得到不依赖于辐射区形状的辐射高度差。研究结果表明，中间脉冲和主脉冲分别产生在脉冲星磁层中不同的高度，其高度差范围从几十千米到数千千米不等。此外，有些脉冲星的辐射束非常宽，这表明脉冲星射电辐射可能发生在磁层中较高的区域或者极冠区之外。这些结果为理解脉冲星辐射区形状和辐射束结构提供了重要的观测依据。
研究工作得到国家自然科学基金基础科学中心，国家自然科学基金青年基金，国家重点研发计划等项目的支持。
图：23颗具有中间脉冲辐射脉冲星的偏振轮廓，平均轮廓的线偏振位置角（红色点）与单脉冲的偏振位置角（黑色点）叠加显示于上部面板中；中间的面板显示了偏振总强度（黑线），线偏振（红线）和圆偏振（蓝线）；底部的面板显示了放大的脉冲偏振轮廓。
文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adc254/pdf