脉冲星是高速旋转的中子星，会规律发出强烈无线电波，当信号穿越星际电浆结构时，会出现类似“闪烁”现象，就像星星一闪一闪。科学家用南半球最强大电波望远镜MeerKAT对一颗脉冲星的闪烁现象精细观测，邻近宇宙空间发现隐藏的电浆结构，包括清晰弓形震波与本地泡（Local Bubble）内的微型电浆湍流。
这项研究4月21日发表在《自然天文学》（Nature Astronomy），首次描述如何测量脉冲星周围的电浆结构，让我们了解本地泡这原先认为相对空旷的地区却充满了细致电浆结构，甚至还挑战脉冲星震波理论。团队用电波望远镜MeerKAT观测PSR J0437−4715超过十小时，记录无线电信号如何因星际电浆变化，并频谱分析，找出25条称为闪烁弧的抛物线型干涉条纹。这些闪烁弧是无形星际物质的指纹，可精确反推出电浆的距离、速度与形状。团队将四条闪烁弧归因于脉冲星周围的弓形震波，另有21条来自本地泡的电浆湍流。
动画展示25条闪烁弧（scintillation arcs）二次频谱随时间变化的动态，这些变化来自脉冲星轨道移动时速度改变。动画每一帧代表连六天的某一天观测到的闪烁弧。从弧线弯曲度变化，科学家推算出散射电浆结构的距离与相对速度。超过20条高曲率弧线来自本地泡星际介质的湍流结构，电浆层会弯曲无线电波路径并产生明显干涉。小窗口四条低曲率弧线来自脉冲星本身弓形震波区域，是与脉冲星风和星际物质交界处有关的特殊结构。（Source：论文，下同）
弓形震波：星际声波弧形墙PSR J0437−4715移动速度极快，高速恒星风与星际物质相撞，就像船在水面划出波浪般，形成一道弓形震波。更特别的是，研究还发现来自震波尾部的电浆回流现象，观测时极为罕见。用这些数据，科学家首次拼凑出一幅完整的脉冲星震波剖面图，推动脉冲星震波新模型的创建。
南方天文研究望远镜（SOAR）观测数据，PSR J0437−4715周围的弓形震波以Hα辐射捕捉到红光形象为主体。重叠团队创建的3D双曲面模型，对应激波后方受扰动星际介质。亮点为脉冲星的白矮星伴星，因两者距离极近，形象无法分辨。
本地泡的惊喜PSR J0437−4715所在区域与太阳系相同，位于称为本地泡的低密度区域。然这次观测颠覆人们对这片区域空无一物的想象。观测结果显示本地泡有大量小尺度电浆结构，有些小到只有地球轨道一半，代表本地泡内早就不是空旷地带，反而有丰富电浆结构。这些结构不仅能干扰无线电信号，甚至可能影响观测重力波的脉冲星计时长组（PTA）。
测量距离的全新技术团队更展示关键技术：以闪烁弧变化，精确测量脉冲星与地球的距离，误差约±1.5光年，仅用较短基线长度就媲美最精确VLBI技术。这方法将来有望应用到更多尚无距离资讯的脉冲星，协助搭建脉冲星3D地图。
Carl Knox（Swinburne大学／OzGrav重力波中心）创作，模拟毫秒脉冲星PSR J0437−4715及周围震波结构，并示意影响脉冲星发出的无线电波动画。
（首图为脉冲星示意图，来源：NANOGrav）
