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中子星天體是宇宙中超密物質(zhì)的天然實(shí)驗(yàn)室。在X射線輻射以表面熱輻射為主導(dǎo)的自轉(zhuǎn)驅(qū)動毫秒脈沖星與吸積驅(qū)動毫秒脈沖星中，中子星表面輻射分布的非均勻性與其快速旋轉(zhuǎn)效應(yīng)共同作用，可使觀測者觀測到周期性X射線周期脈沖信號。這類信號攜帶中子星質(zhì)量、半徑等重要信息，但其輪廓受多普勒效應(yīng)、狹義相對論及廣義相對論效應(yīng)等的影響。與多數(shù)以發(fā)現(xiàn)為驅(qū)動的天文觀測研究不同，基于快速旋轉(zhuǎn)中子星X射線脈沖輪廓約束其物理性質(zhì)的研究，高度依賴?yán)碚撚?jì)算的準(zhǔn)確度與精度，這是解決該基本天體物理問題的關(guān)鍵所在。近日，中國科學(xué)院上海天文臺聯(lián)合國家天文臺，在利用快速自轉(zhuǎn)中子星表面熱斑產(chǎn)生的X射線脈沖信號約束中子星物態(tài)的研究領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)基于廣義相對論光線追蹤方法，模擬計(jì)算快速旋轉(zhuǎn)中子星表面熱斑所產(chǎn)生的周期性脈沖輪廓，所得結(jié)果與其他團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)二十余年建立的多項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)高度一致。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了理論模型及配套數(shù)值計(jì)算程序——MONK-NS。該程序集成了廣義相對論框架下的三維光線追蹤與輻射轉(zhuǎn)移過程，并具備內(nèi)置X射線偏振輻射計(jì)算能力。依托上述功能，研究團(tuán)隊(duì)首次揭示了不同熱斑幾何構(gòu)型對應(yīng)迥異的X射線偏振輻射特征，并提出了脈沖信號偏振輻射的模型檢驗(yàn)判據(jù)。上述成果為下一代X射線天文衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)用于中子星物態(tài)的精準(zhǔn)、嚴(yán)格約束奠定了重要理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報(bào)》（The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會的支持。論文鏈接：1、2MONK-NS計(jì)算的不同幾何形狀熱斑脈沖輪廓（上）、偏振度（中）和偏振角（下）對比圖