近日，中国科学院上海天文台天马望远镜团队充分发挥望远镜“一镜双频”优势，对磁星XTE J1810−197开展了跨越2100余天的2.25 GHz与8.60 GHz双频同时观测，精确刻画了该磁星在最近一次射电活跃期内辐射与转动的变化规律，并发现其与上一次射电活跃期具有高度相似性，明确回答了“磁星射电活跃期能否再现往日演化规律”这一疑问。相关研究成果近期发表于国际学术期刊《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》（2026年第69卷）。

磁星是宇宙中一类具有极强磁场的特殊脉冲星，典型磁场强度高达10¹³-10¹⁵高斯，比地球实验室迄今所能产生的最高磁场还要强十亿倍以上。磁星常表现出短暂而剧烈的高能波段爆发，其释放的能量有时会超过其转动能的损失，因此磁能被认为是其主要能量源泉。目前，全天已知的磁星及其候选体共计30余颗，主要表现为软γ射线重复暴和反常X射线脉冲星。此外，磁星也被认为是快速射电暴等多种短时剧烈爆发现象的“引擎”。在已知磁星及候选体中，迄今仅有6颗探测到射电脉冲辐射，可谓极为稀少。尽管磁星研究具有极其重要的物理意义，但我们对其了解仍十分有限，一方面源于样本与观测资料的稀缺，另一方面则因其自身“变化多端”的特性。

上海天马望远镜团队一直将磁星作为重要研究对象，在调试期即实现了对银河系中心黑洞附近磁星射电爆发的高灵敏度观测，并在此基础上取得多项重要进展。本次研究聚焦于首颗被探测到射电辐射的磁星——XTE J1810−197。该源自2004年首次探测到射电脉冲辐射后，持续活跃至2008年底进入射电静默期。沉寂十年后，它于2018年底再次进入射电活跃期。天马团队迅速组织有关力量，充分发挥望远镜“一镜双频”优势，在2.25 GHz与8.60 GHz对该磁星开展了双频同时监测研究。在长达2100余天的观测周期内，团队共完成296次观测，几乎完整覆盖了该磁星本次从活跃至静默的全过程。

依托高质量观测数据，团队首先精确刻画了该磁星在本次活跃周期内自转与辐射的变化规律（图1）。相比单频观测，“一镜双频”的特色不仅能够揭示辐射随时间的演化，还能“明察秋毫”地展现辐射随频率的变化。对于磁星这类“变化多端”的天体，要厘清辐射随频率的真实关系，双频乃至多频同时观测至关重要，否则容易将时间演化误判为频率依赖，犯下“刻舟求剑”之误。

图1：XTE J1810−197自转和辐射参数随时间演化：（a）双频观测时长；（b）自转频率；（c）自转频率一阶导数；（d）双频流量密度；（e）谱指数；（f）中间成分的相位调制指数；（g）中间成分在峰值强度10%处宽度。

基于上述分析，团队首次明确回答了“磁星射电活跃期能否再现往日演化规律”这一疑问。如图2所示，通过对比本次射电活跃期与2003年历史活跃期的自转频率一阶导数演化规律，团队首次证实XTE J1810−197在两次射电活跃期表现出高度一致的演化特征：无论是活跃初期的剧烈震荡、中期的“下降—回升”，还是后期的稳定平台期，其时标与幅度均具有高度相似性。进一步研究表明，这种“可重复性”不仅体现在自转频率一阶导数的变化幅度与时间尺度上，也同时体现在射电辐射行为的整体演化趋势中。为解释上述规律的“可重复性”，团队利用扭曲磁层模型拟合了实际测量值（如图2蓝色实线所示），发现该理论模型能够在一定程度上解释磁星的自转演化趋势及辐射变化特征。本项研究不仅加深了我们对磁星射电辐射机制的理解，也为探索极端磁场环境下的等离子体物理过程提供了关键观测证据，还为预测磁星射电活跃行为提供了新依据。

图2：XTE J1810−197在其2003年（橙色）和2018年（蓝色）射电活跃期自转频率一阶导数演化的对比，其中蓝色实线为使用扭曲磁层模型对2018年射电活跃期数据的拟合结果。

除了中国科学院上海天文台外，该研究还由湖北第二师范学院、广州大学、中国科学院高能物理研究所及新疆天文台等机构的科研团队合作完成，获得科技部平方公里阵列射电望远镜(SKA)专项、国家重点研发计划、射电天文与技术全国重点实验室等有关课题的鼎力资助。天马望远镜运行团队的有力保障对有关研究目标的实现起到了决定性的作用。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11433-025-2902-8

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