文｜《中國科學報》記者 沈春蕾
因為從一個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。
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謝斐是廣西大學教授，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構首次以第一完成單位在Nature發(fā)表論文，實現(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《中國科學報》采訪時，首先對龐大的作者團隊做了解釋，“我們所取得的成果離不開成像型X射線偏振望遠鏡（IXPE）優(yōu)異的性能，這后面有龐大的團隊在支撐，以保證觀測數據的可靠性。”
她強調：“這個重大發(fā)現(xiàn)的取得是團隊共同努力的結果。”
根據論文，謝斐團隊的研究以極高的精度，測量到船帆座脈沖星風云的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生劇烈爆炸形成的“客星”，又叫超新星。
隨著超新星的爆炸，產生的遺骸可能會誕生一顆中子星。當這顆中子星產生自轉，并具有準直的輻射束時，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。據悉，船帆座脈沖星風云能夠發(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望遠鏡的觀測數據，謝斐團隊發(fā)現(xiàn)船帆座脈沖星風云的X射線輻射的全局偏振度達到45%，置信水平超過了30個標準誤差，并在局部區(qū)域發(fā)現(xiàn)偏振度高達63%。
謝斐介紹：“上述觀測結果已經接近在完全有序磁場下電子同步輻射理論所預言的極限值，是人類目前在高能波段探測到的偏振度最高的一個目標源。”
對此，意大利國家天體物理研究所首席科學家保羅·索菲塔點評稱：“謝斐的發(fā)現(xiàn)揭示了脈沖星風云的磁場極度有序，對理解粒子加速機制和研究脈沖星風云的磁場結構意義重大。”
“我們的觀測數據改變了科學家對粒子加速機制的認識。”謝斐表示，這項觀測結果表明，船帆座脈沖星風云核心區(qū)磁場結構高度有序，其X射線輻射起源于電子的同步輻射，對粒子加速機制模型提出嚴格的限制。
“這是世界上第一次發(fā)現(xiàn)，結果非常漂亮，沒有爭議。”中國科學院院士常進對謝斐的研究成果給出了很高的評價。
望遠鏡立項就參與
“回國這一年來，我過的還是歐洲時間。”在接受《中國科學報》采訪當天的凌晨4點，謝斐剛剛結束跟意大利團隊的一場線上會。
“我們的研究數據來自IXPE望遠鏡，IXPE由美國宇航局與意大利航天局聯(lián)合研制。”謝斐介紹，意大利的團隊主要負責偏振探測器的研制。
謝斐與X射線偏振的研究緣分，要從她在中國科學院高能物理研究所攻讀博士研究生說起，當時我國正在緊鑼密鼓地研制“慧眼”衛(wèi)星，也稱硬X射線調制望遠鏡（這顆衛(wèi)星于2017年6月15日成功發(fā)射）。
2016年，謝斐取得博士學位后，前往瑞典皇家理工學院從事博士后研究工作，并決定將高能偏振探測技術作為自己的研究方向。
“在高能天體物理領域，電磁波偏振探測為觀測宇宙打開了一個新的窗口。”謝斐說，“當時國內開展這個研究方向的團隊很少，在瑞典期間我了解到IXPE的立項信息，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望遠鏡立項就開始參與研制工作。IXPE望遠鏡于2021年12月9日從美國發(fā)射升空。雖然當時謝斐已經回國，但她通過組內競爭，獲得了IXPE一手數據的分析主導權。
在獲取IXPE早期數據的時候，謝斐也有擔心，因為探測器被火箭送入預定軌道，開始在軌運行后可能存在偏差，需要一定的時間來了解望遠鏡的運行性能。當時的測試項目非常多，主要論證數據的可靠性，改善數據的精度。
“前期參與IXPE的研制和地面標定工作，對我做科學數據分析的幫助非常大。”謝斐介紹，“2022年4月觀測，我們在5月取得源數據后就開始著手準備論文，6月投稿。整個過程非常順利，因為我們從一個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隨時都會給我們帶來驚喜，這個春節(jié)我們團隊要在忙碌中度過了。”
廣西大學博士研究生劉寬是Nature文章的作者之一，他在謝斐引薦下成為IXPE國際合作團隊外圍成員。而謝斐與廣西大學的淵源得從2019年說起。
當時，她受邀到廣西大學天文與空間科學技術團隊訪問交流。“我了解到廣西大學正在研制偏振探測器，這跟我的研究領域非常吻合。”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隊一起開展技術攻關。
“好的平臺和團隊才能出好的研究成果。”這也是謝斐選擇加入廣西大學的主要原因，“回國就是回家，我關注了這個團隊近兩年，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喜歡上這里。“南寧的冬天很溫暖，廣西大學更讓我感受到了家的溫暖，周圍的領導、同事和學生都非常親切友善。”
據悉，廣西大學天文與空間科學技術團隊是面向天體物理重大科學前沿展開基礎研究、服務國家深空探索戰(zhàn)略開展技術攻關和工程任務的綜合性團隊。
謝斐希望自己和團隊繼續(xù)練好內功，未來可以參與中國的X射線偏振探測器的研制。
相關論文信息：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05476-5
標簽： nature
