銀河系外有玄機！電波爆發(fā)來自哪里？中子星or磁陀星？
新研究發(fā)現(xiàn)：中子星與快速電波爆發(fā)間聯(lián)系緊密。
如圖所示，一顆極端死星（或磁陀星）正在制造快速電波爆發(fā)。（圖源：航天局）
中子星生成于在大質(zhì)量恒星死亡的時刻，新研究揭示了不同類型的中子星間存在相似的運動。這可能聽起來是一個小發(fā)現(xiàn)，但從宏觀的角度來看，這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了這樣一個觀點：極端死星的密度極大，可以理解為小如一勺、重若高山，而這些極端死星可能是導(dǎo)致快速電波爆發(fā)的原因。
持續(xù)只有毫秒的快速電波爆發(fā)似乎來自銀河系之外，然而自從它們在2007年被發(fā)現(xiàn)以來，它們的起源一直籠罩在神秘之中。然而，目前有了初步推斷：快速電波爆發(fā)或許來源于高度磁化的中子星或磁陀星。
提出這項新發(fā)現(xiàn)的團(tuán)隊包括來自馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所和曼徹斯特大學(xué)的研究人員，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)磁陀星確實在脈沖結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)方面與其他所謂的“射電強”中子星存在關(guān)聯(lián)。
不同種類的中子星之間發(fā)現(xiàn)類似的“普遍尺度”，暗示了等離子進(jìn)程或許就是導(dǎo)致這些爆發(fā)的原因；團(tuán)隊還表示，這導(dǎo)致科學(xué)家將快速電波爆發(fā)中看到的結(jié)構(gòu)解釋為相應(yīng)旋轉(zhuǎn)周期的結(jié)果。
論文發(fā)現(xiàn)的第一作者兼馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的主任，邁克爾·克萊默在一份聲明中表示：“當(dāng)我們開始比較磁陀星的輻射與快速電波爆發(fā)的輻射時，我們預(yù)計會發(fā)現(xiàn)相似之處，但我們沒想到所有“射電強”中子星都會普遍存在這樣的情況。”
中子星！脈沖星！磁陀星！真是不可思議！
中子星形成于大質(zhì)量恒星核聚變?nèi)剂虾谋M時。一顆恒星耗盡燃料后，支撐它們免受自身引力向內(nèi)的壓力的能量就消失了。這隨后導(dǎo)致恒星外層被吹散，從而又導(dǎo)致大規(guī)模的超新星爆炸，而核心本身則坍縮。
這種坍縮會持續(xù)下去，直到該區(qū)域的電子和質(zhì)子相互碰撞，創(chuàng)造出一片富含中子的物質(zhì)海，防止了恒星核心進(jìn)一步坍縮。假如在此基礎(chǔ)上發(fā)生了進(jìn)一步的坍縮，核心最終將形成一個黑洞。核心坍縮過程的結(jié)果是一個大約相當(dāng)于地球城市寬度的物體，約12英里（合20公里）寬，外加超乎想象的致密物質(zhì)。
然而，這并不是引起引力坍縮的唯一極端特性。就像人在溜冰時會收緊胳膊來加快旋轉(zhuǎn)一樣，創(chuàng)造中子星的恒星核心通過減小半徑從而加速旋轉(zhuǎn)。這個旋轉(zhuǎn)加速過程可以對核心產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。例如，一些較年輕的中子星可以旋轉(zhuǎn)至每秒700次。如果它們向地球發(fā)射了輻射噴流，這個快速旋轉(zhuǎn)的中子星就會被稱為脈沖星，整個過程會如同宇宙中有燈塔在發(fā)射光束。旋轉(zhuǎn)速度每秒數(shù)百次的中子星被稱為毫秒脈沖星。
盡管脈沖星以其周期性的特性而聞名，“自轉(zhuǎn)型暫現(xiàn)射電源”則是發(fā)射較為零散且不那么規(guī)律的射電波的中子星。
此外，在這種坍縮期間，恒星核心的磁場線“崩潰”，形成比地球磁場強一千億倍的磁場。但有些中子星的磁場比普通中子星甚至更強大，超過普通中子星一千倍。這些被稱為磁陀星。
目前天文學(xué)家已知大約有三十顆磁陀星，其中約有六顆被發(fā)現(xiàn)發(fā)射射電波，由此，科學(xué)家推測快速電波爆發(fā)可能來自銀河系外的磁陀星——星系外磁陀星。
找到所有“射電強”中子星之間的聯(lián)系
該團(tuán)隊通過詳細(xì)研究已知的六顆磁星的個別脈沖，來調(diào)查磁陀星與快速電波爆發(fā)的聯(lián)系。德國巴特門斯特艾費爾的射電望遠(yuǎn)鏡是地球上最大的全方向射電望遠(yuǎn)鏡之一，該團(tuán)隊使這項工具于對脈沖的亞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探測。
令團(tuán)隊感到驚訝的是，快速旋轉(zhuǎn)的毫秒脈沖星和自轉(zhuǎn)型暫現(xiàn)射電源具有相似的脈沖結(jié)構(gòu)。這使他們得出了磁陀星和其他形式的中子星之間的脈沖結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)周期之間存在普遍比例關(guān)系的結(jié)論，無論這些極端恒星是每幾毫秒旋轉(zhuǎn)一次還是大約100秒旋轉(zhuǎn)一次。
馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的科學(xué)家劉闊（音）在聲明中說表示：“我們預(yù)計磁陀星的能量來自磁場能量，而其他中子星的能量來自它們的旋轉(zhuǎn)能量，有些非常古老，有些非常年輕，然而似乎所有的中子星都遵循這個法則。”
換句話說，所有這些發(fā)射射電波的中子星的行為都像磁陀星一樣，這表明這些射電波的內(nèi)在起源對于任何發(fā)射射電波的中子星都是相同的。
“如果至少一些快速電波爆發(fā)源于磁陀星，那么爆發(fā)中次結(jié)構(gòu)的時間尺度可能告訴我們潛在磁陀星源的旋轉(zhuǎn)周期。如果我們在數(shù)據(jù)中找到這種周期性，這將是解釋這類快速電波爆發(fā)作為射電源的一個里程碑。””喬卓爾·班克天體物理學(xué)中心的研究員本薩佩斯在聲明中說。
該團(tuán)隊的研究于2023年11月23日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》雜志上。
BY:Robert Lea
FY:洲
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