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神秘的辐射爆炸可能源自我们宇宙的最极端恒星

(2023-11-30 08:51:23)

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杂谈

神秘的辐射爆炸可能源自我们宇宙的最极端恒星

By Robert Lea

2023/11/30

Science & Astronomy

新的研究加强中子星和快速射电暴之间的联系。

显示爆发出一个快速射电暴的一颗极端死星或磁星的描画。 (Image credit: ESA)

新的研究已经揭示不同类型的当大质量恒星死亡时诞生的中子星以一种类似的方式行为。这可能听起来像是一个次要的结果，但在东西的宏大企划中，这是一个进一步支持这些极端死星------如此密一汤匙等于珠穆朗玛峰的重量的东西------可能是叫快速射电暴（FRB）的神秘辐射爆炸的幕后的想法。

毫秒长的快速射电暴射电发射似乎来自超越银河系的限制的来源，但自2007年它们的发现以来，它们的起源已经被笼罩在神秘中。然而，有一个可能的怀疑：高度磁性中子星或磁星。

这项新发现背后的团队，包括来自马克斯·普朗克射电天文学研究所（MPIfR）和曼彻斯特大学的研究人员，发现了磁星真的在脉冲结构和也存在于其他所谓的“射电响亮”中子星旋转之间共享一个关系。

在不同类型的中子星之间发现一个类似的“宇宙的定标”暗示可能对这些射电发射本身负责的等离子体过程，该团队说，这也导致科学家来将在快速射电暴中看到的结构解释为一个相应的旋转周期的结果。

该研究结果论文的第一作者兼马克斯·普朗克射电天文学研究所主任迈克尔克拉默在一份声明中说，“当我们开始将磁星发射与快速射电暴的发射比较时，我们预计了相似性，我们没预计到的是所有射电响亮的中子星共享这种宇宙的定标”。

中子星！脉冲星！磁星！天哪！

当大质量恒星耗尽核聚变的燃料时中子星形成。一旦一颗恒星耗尽了这种燃料，支持它们对抗它们自身引力的向内压碎力的能量停止存在。然后这造成恒星的外层被吹走，造成大规模的超新星爆炸同时核本身坍塌。

这种坍塌持续一直在该区域中的电子和质子一起撞击并创造一个富含中子物质的海洋为止，从而防止恒星核越发更压碎。再多任何一点核最终创造一个黑洞。然而，在没有黑洞的情况下，核坍塌过程的结果是一个围绕这里地球上一个城市宽度的天体------大约12英里（20公里）------以及不可理解密的物质。回想一下珠穆朗玛峰例子。

然而，这并不是引力坍塌造成的唯一极端质。就像溜冰者能收回他们的手臂加速起他们的旋转一样，创造中子星的恒星核减少半径并因此“旋转起来”。这种旋转起来过程能相当一点影响核。例如，一些年轻的中子星每秒能旋转700次。如果它们正在炸出扫过地球的辐射的射流，就像来自宇宙灯塔的光束一样，快速旋转的中子星被称为一颗脉冲星。每秒旋转数百次的中子星被称为毫秒脉冲星。

虽然脉冲星因它们的周期性是著名的，但另一方面，“旋转射电瞬变”是发射更零星、更不合时宜无线电波爆炸的中子星。

此外，当恒星核的磁力线在这次坍塌期间“压进”时，比地球磁场更强一万亿倍的磁场被创造。但有些中子星有甚至比这更强大的磁场，将一颗“正常”中子星的磁场限制推向更强1000倍。

这些被称为磁星。

迄今为止，天文学家知道大约有30颗磁星，其中大约6颗已经被发现发射射电波，导致科学家来理论化来自银河系外磁星------银河系外磁星快速射电暴。

发现一个所有“射电响亮”中子星之间的联系

该团队通过详细观察6颗已知磁星的单个脉冲开始调查可能的磁星-快速射电暴链接。然后，他们用位于德国巴特明斯特雷费尔的射电望远镜埃菲尔堡探测了脉冲的子结构，这是地球上最大的全可定向的射电望远镜之一。

令研究小组惊讶的是，快速旋转的毫秒脉冲星和旋转的射电瞬变有相似的脉冲结构。这导致他们到一个磁星和其他形式中子星的将脉冲结构与旋转周期联系的宇宙的定标关系，无论这些极端恒星是每隔几毫秒旋转一次还是在大约100秒内旋转一次。

马克斯·普朗克射电天文学研究所的团队成员兼科学家刘阔在声明中说，“我们预计磁星将被磁场能量提供动力，而其他的被它们的旋转能量提供动力，有些是很老，有些是很年轻的，但似乎所有都遵守这条法则”。