1. 首頁 > 生活百科 > >

神秘的輻射爆炸可能來自我們宇宙中最極端的恒星

宇宙


神秘的輻射爆炸可能來自我們宇宙中最極端的恒星


一幅插圖顯示了一顆極度死亡的恒星或磁星爆發出快速的射電爆發 。(圖片來源:歐空局)
據美國太空網（羅伯特·李）：新的研究揭示了不同類型的中子星，在大質量恒星死亡時誕生，以相似的方式運行 。這聽起來可能是一個次要的結果，但從大的方面來看 ， 這一發現進一步支持了這樣一個想法，即這些極端死亡的恒星——如此密集的一湯匙恒星相當于珠穆朗瑪峰的重量——可能是被稱為快速射電爆發(FRBs)的神秘輻射爆炸的背后 。
毫秒級的射電爆發FRB似乎來自銀河系之外，然而自2007年被發現以來，它們的起源一直是個謎 。然而，有一個可能的疑點:高磁性中子星，或磁星 。
這項新發現背后的團隊，包括來自馬克斯·普朗克射電天文學研究所(MPIfR)和曼徹斯特大學的研究人員，發現磁星確實在脈沖結構和旋轉之間存在某種關系，這種關系也存在于其他所謂的“射電大”中子星中 。
在不同種類的中子星之間發現了相似的“宇宙尺度”,這暗示了等離子體過程可能是這些射電輻射本身的原因；該小組說，這也導致科學家將FRB中看到的結構解釋為相應旋轉周期的結果 。
“當我們開始比較磁星和FRB的排放時，我們預計會有相似之處，”邁克爾·克萊默，該發現論文的第一作者和MPIfR的主任在一份聲明中說 ?！拔覀儧]有預料到的是 ， 所有射電大中子星都有這種普遍的標度 。
中子星！脈沖星！磁星！我的天啊 。
中子星是在大質量恒星耗盡核聚變燃料時形成的 。一旦恒星耗盡這種燃料 ， 支撐它們抵抗自身重力向內擠壓的能量就不復存在了 。然后，這導致恒星的外層被吹走，導致大規模的超新星爆炸，同時核心本身崩潰 。
這種坍縮會持續下去，直到該區域的電子和質子碰撞在一起，形成一片富含中子的物質海洋，從而阻止恒星內核進一步坍縮 。再多的話 ， 核心最終會產生一個黑洞 。然而 ， 沒有黑洞，核心坍塌過程的結果是一個大約地球上一個城市寬度的物體——大約12英里(20公里)——和難以理解的密度 ?；叵胍幌轮槟吕尸敺宓睦?。
然而，這并不是引力塌縮導致的唯一極端質量 。就像溜冰者可以通過收縮手臂來加速旋轉一樣 ， 產生中子星的恒星核心半徑會減小 ， 因此會“旋轉起來” 。這個旋轉過程會對內核產生相當大的影響 。例如，一些年輕的中子星每秒鐘可以旋轉700次 。如果它們噴射出席卷地球的輻射流，就像來自宇宙燈塔的光束一樣，快速旋轉的中子星被稱為脈沖星 。每秒鐘旋轉數百次的中子星被稱為毫秒脈沖星 。
雖然脈沖星以其周期性而聞名 ， 但另一方面，“旋轉無線電瞬變”是中子星 ， 它發出的無線電波更為零星，時間也不太合適 。
此外，當恒星內核的磁場線在坍縮過程中“擠壓”時，會產生比地球磁場強一萬億倍的磁場 。但一些中子星的磁場甚至比這還要強大 ， 比“正?！敝凶有堑拇艌鰪?000倍 。
這些被稱為磁星 。
天文學家迄今為止知道大約30顆磁星，其中大約6顆被觀察到發射無線電波，這使得科學家們推斷FRB來自銀河系以外的磁星——河外磁星 。
尋找所有“射電大爆發”中子星之間的聯系
該小組通過詳細觀察6顆已知磁星的單個脈沖，著手研究磁星-FRB之間可能的聯系 。然后他們用位于德國Bad Münstereifel的射電望遠鏡Effelsberg探測脈沖的亞結構，這是地球上最大的完全可定向的射電望遠鏡之一 。
令研究小組驚訝的是，快速旋轉的毫秒脈沖星和旋轉的無線電瞬變具有相似的脈沖結構 。這導致他們對磁星和其他形式的中子星建立了一個普遍的標度關系 ， 將脈沖結構與旋轉周期聯系起來，無論這些極端的恒星每隔幾毫秒或大約100秒旋轉一次 。
“我們預計磁星由磁場能量提供動力，而其他的由旋轉能量提供動力 ， ”團隊成員、MPIfR的科學家劉闊在聲明中說 。"有些人非常老，有些人非常年輕，但似乎都遵循這個規律 。"
換句話說，所有這些發出無線電波的中子星的行為都像磁星 ， 這一事實表明，對于所有發出無線電波的中子星來說 ， 亞脈沖結構的內在起源一定是相同的 。
“如果至少有一些FRB來自磁星，那么爆發中的子結構的時間尺度可能會告訴我們潛在磁星源的旋轉周期 ， ”團隊成員、焦德雷爾班克天體物理中心的研究員Ben Sappers在聲明中說 ?！叭绻覀冊跀祿邪l現這種周期性，這將是解釋這種類型的FRB作為射電源的里程碑 ?！?br>該團隊的研究發表在11月23日的《自然天文學》雜志上 。