奇耀閃爍的死星可能是磁星和脈沖星之間的缺失環(huán)節(jié)

磁星？脈沖星？超強(qiáng)磁場(chǎng)與射電輻射并存的中子星揭示兩者潛在的中間環(huán)節(jié)

文章通過(guò)介紹天文學(xué)家剛剛觀測(cè)到的一顆磁星發(fā)出的脈沖無(wú)線電波進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)這與許多普通的無(wú)線電脈沖星相似，但它與其他磁陀星所看到的脈沖非常不同。并據(jù)此推測(cè)至少有一些磁星可以從脈沖星演化而來(lái)。

天文學(xué)家剛剛發(fā)現(xiàn)了銀河系中最稀有和最神秘的恒星之一—磁星的奇怪行為。斯威夫特 J1818.0-1607是一顆磁星，天文學(xué)家剛剛記錄了它斷斷續(xù)續(xù)發(fā)出無(wú)線電脈沖的現(xiàn)象。

這使它成為第五顆被探測(cè)到發(fā)射脈沖無(wú)線電波的磁星，但它的表現(xiàn)方式不同于其他四顆磁星。斯威夫特 J1818.0-1607的表現(xiàn)更像是射電脈沖星，而不是磁星。

一篇描述該事件的論文已經(jīng)上傳到預(yù)印本服務(wù)器arXiv網(wǎng)站，還有待同行評(píng)議。這些觀測(cè)可以幫助天文學(xué)家將這兩種死星分類(lèi)之間的點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)。

斯威本理工大學(xué)的天體物理學(xué)家馬庫(kù)斯·洛爾告訴《科學(xué)警報(bào)》:“我認(rèn)為可以把它稱(chēng)為磁星和脈沖星之間潛在的缺失環(huán)節(jié)。”

“現(xiàn)階段，我們對(duì)這顆新的磁星還有很多不了解的地方，但它和高磁場(chǎng)脈沖星之間有明顯的相似之處?！?/p>

磁星是非常奇特的小天體。它們是中子星的一個(gè)亞類(lèi)，而中子星本身就是大質(zhì)量恒星變成超新星后所遺留下來(lái)的密度極高的核心殘骸。

磁星的突出之處在于它們異常強(qiáng)大的磁場(chǎng)。我們不是在討論小事。這些磁場(chǎng)大約是地球磁場(chǎng)的1萬(wàn)億倍，是普通中子星磁場(chǎng)的1000倍。至今，我們?nèi)匀徊煌耆靼姿鼈兪侨绾巫兂蛇@樣的。

磁星的存在也非常罕見(jiàn)。到目前為止，我們?cè)阢y河系中只探測(cè)到大約24顆這種極端的恒星，其中只有少數(shù)被觀測(cè)到發(fā)射無(wú)線電波。

另一方面，脈沖星則更為常見(jiàn)——天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆脈沖星。脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星，分別從它們的兩極射出射電輻射; 當(dāng)這些噴流指向地球時(shí)，它們會(huì)像宇宙燈塔一樣迅速發(fā)出脈沖，時(shí)間尺度短至毫秒。

由于脈沖星和磁星都是中子星的一種，因此人們預(yù)計(jì)它們之間會(huì)存在一些交集，但令人驚訝的是，很少發(fā)現(xiàn)交集。最初，人們認(rèn)為這是因?yàn)榇判堑拇艌?chǎng)太強(qiáng)大，無(wú)法支持類(lèi)似脈沖星的無(wú)線電發(fā)射。

然而，最近這種想法發(fā)生了轉(zhuǎn)變。天文學(xué)家認(rèn)為，大多數(shù)磁星的無(wú)線電發(fā)射只是朝著我們看不到的方向。

“最有可能的原因是它們的無(wú)線電波束沒(méi)有穿過(guò)我們的視線，”洛爾解釋道。“這并不奇怪，因?yàn)樗鼈兙徛淖赞D(zhuǎn)周期和隨著時(shí)間的推移而高速減速的速度，使它們與其他脈沖星相比，僅擁有非常窄的射電束?！?/p>

這讓我們回到斯威夫特 J1818.0-1607。2020年3月12日，斯威夫特天文臺(tái)的爆發(fā)式警報(bào)望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到它經(jīng)歷了一次伽馬射線爆發(fā)。隨后天文學(xué)家很快對(duì)其進(jìn)行了后續(xù)觀測(cè)，探測(cè)到脈沖x射線的發(fā)射。

兩天后，射電輻射被探測(cè)到，天文學(xué)家初步分析發(fā)現(xiàn)，斯威夫特 J1818.0-1607是迄今為止發(fā)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)速度最快的脈沖星，它也可能是最年輕的脈沖星，只有240年左右。

使用澳大利亞帕克斯天文臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡，洛爾和他的團(tuán)隊(duì)再次進(jìn)行了觀測(cè)。他們花了3個(gè)小時(shí)去觀測(cè)這顆恒星，發(fā)現(xiàn)它發(fā)射脈沖無(wú)線電波，與其他射電脈沖星沒(méi)有明顯區(qū)別。但之后他們又仔細(xì)研究了相關(guān)數(shù)據(jù)。

“乍一看，斯威夫特 J1818.0-1607發(fā)出的無(wú)線電脈沖看起來(lái)與其他四顆射電磁星發(fā)出的脈沖非常相似。它們非常窄，有時(shí)由多個(gè)毫秒長(zhǎng)的脈沖組成?！?/p>

“然而，當(dāng)我們觀察不同無(wú)線電頻率下脈沖的亮度時(shí)，我們意識(shí)到，從低頻率到高頻率時(shí)，亮度會(huì)急劇下降。雖然這與許多普通的射電脈沖星相似，但它與從其他磁星看到的脈沖非常不同。要知道在無(wú)線電光譜中，它們的亮度幾乎是恒定的?！?/p>

事實(shí)上，斯威夫特 J1818.0-1607的射電爆發(fā)與一顆脈沖星有著驚人的相似之處。2016年，一顆名為PSR J1119-6127的高磁場(chǎng)脈沖星經(jīng)歷了一次自身的射電爆發(fā)，那次爆發(fā)的頻譜看起來(lái)與斯威夫特 J1818.0-1607的頻譜非常相似。

另外，洛爾解釋道，這兩顆恒星表現(xiàn)出了類(lèi)似的射電增亮現(xiàn)象——這是一個(gè)誘人的暗示，表明它們倆射電爆發(fā)背后的機(jī)制可能是相似的。

這也表明，至少有一些磁星是由脈沖星演化而來(lái)的。但這一過(guò)程是如何進(jìn)行的還尚不清楚，但這里存在多種可能。其中旋轉(zhuǎn)速度的迅速減緩會(huì)使中子星表現(xiàn)出磁星的旋轉(zhuǎn)特性。而另一種情況是，坍塌的中子星可能從一開(kāi)始就有類(lèi)似磁星的磁場(chǎng)，但它被埋在超新星的后備物質(zhì)之下，需要一些時(shí)間才能重新出現(xiàn)。

我們還需要更多的觀測(cè)結(jié)果來(lái)證實(shí)這些想法。首先我們要面臨的挑戰(zhàn)是，磁星很難被檢測(cè)到, 因此擴(kuò)大檢測(cè)范圍是很有必要的。但是現(xiàn)在我們知道存在斯威夫特j1818.0 - 1607這樣介于兩者之間的恒星, 如果我們可以有更長(zhǎng)的時(shí)間去研究, 以及更靈敏的儀器，那么我們可以把斯威夫特j1818.0 - 1607當(dāng)做了解磁星和脈沖星的橋梁。

洛爾告訴《科學(xué)警報(bào)》:“這顆磁星的無(wú)線電發(fā)射與我們對(duì)其他磁星的觀測(cè)結(jié)果并不完全相符，這非常令人興奮，這表明我們對(duì)這些極端天體還有很多需要了解?！?/p>

“它與更普通的脈沖星的相似性開(kāi)啟了一系列關(guān)于它可能起源的問(wèn)題，磁星如何隨時(shí)間演化，以及我們之前關(guān)于磁星射電發(fā)射的假設(shè)的有效性。”

文章通過(guò)介紹天文學(xué)家剛剛觀測(cè)到的一顆磁陀星發(fā)出的脈沖無(wú)線電波進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)這與許多普通的無(wú)線電脈沖星相似，但它與其他磁陀星所看到的脈沖非常不同。并據(jù)此推測(cè)至少有一些磁星可以從脈沖星演化而來(lái)。

by: Chelsea Gohd

FY: 張雨

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