奇怪的“斑马”图案正在来自蟹状星云——这位物理学家最后弄清楚了为什么

By Conor Feehly

 published 17 hours ago

The Universe

一颗脉冲星的辐射正在被磁层中的等离子体折射。

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这张图像显示一个蟹状星云的合成观望，蟹状星云是我们银河系中一个标志性的超新星遗迹，像被赫歇尔太空天文台和哈勃太空望远镜观望一样的。(Image credit: ESA/Herschel/PACS/MESS Key Programme Supernova Remnant Team; NASA, ESA and Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University))

来自世界各地的历史记录描述出现在1054年天空中一颗明亮的恒星。今天天文学家有信心我们的祖先所看到的真相是一颗已经成了一颗超新星的恒星。

但这不只是任何超新星。这是一颗将最终导致蟹状星云形成的超新星，蟹状星云是在一个快速的收缩核炉的垂死挣扎期间被驱逐的能量照亮的星际气体和尘埃的拼贴体。问题中的这颗恒星最终将变成一颗脉冲星——一颗快速旋转的中子星——发送电磁辐射脉冲出去进入太空。更重要的是这个特殊的脉冲星似乎在带电的高频磁波谱中发射一个“斑马”图案，这与迄今为止研究人员已经观测到的任何其他脉冲星是不一样的。

现在，来自堪萨斯大学的一位天文学家认为他已经解开了这个谜。

该研究的主要作者米哈伊尔·梅德韦杰夫在一份声明中说 “随着恒星的旋转，这种类似于一个灯塔光束的发射反复的扫过地球。我们观测这个为一种脉冲发射，通常每个旋转有一到两个脉冲。我正在讨论的特定脉冲星被称为蟹状星云脉冲星，位于距离我们6000光年远的蟹状星云中心” 。

足奇怪的是梅德韦杰夫将这个蟹状星云脉冲星描述为有一个斑马图案，因为它的发射在电磁波谱中展示与频带频率成正比的一个异常频带间距。梅德韦杰夫说 “跨实际上所有波段这很明亮”。

他补充道，“这是我们知道的产生这种斑马图案的唯一天体，它只出现在来自蟹状星云脉冲星的一个单个发射成分中。主脉冲是一个对大多数脉冲星是典型的宽带脉冲，其他宽带成分对中子星是常见的。然而高频脉间脉冲是唯一的，频率在5到30吉赫之间，与在微波炉中的那些频率相似” 。

天文学家在2007年首次绊倒在了这种模式上，但解释一直是稀疏的。

不过梅德韦杰夫能够用一种新的方法测量脉冲星的等离子体的密度——围绕死星的超热带电粒子。然后他能够确定蟹状星云脉冲星的等离子体物质造成电磁脉冲中的衍射对中子星的奇异斑马图案是负责的。

梅德韦杰夫继续说道，“通过分析边缘，我们能推断在磁层中等离子体的密度和分布。这是令人难以置信的，因为这些观测允许我们来将边缘测量值转换为一个等离子体的密度分布，本质上创造一个中子星的磁层的图像或进行断层扫描”。

他说，“蟹状星云脉冲星有点独特的——以天文标准它是相对年轻的，只有大约一千年老，而且高能量的但这并不孤单，我们知道数百颗脉冲星，十几颗也是那样年轻的。被用来测试爱因斯坦广义相对论的已知双星脉冲星也能被用提出的方法探索。这项研究真的能拓宽我们的脉冲星的理解和观测技术，特别是年轻的高能脉冲星” 。

该研究于11月15日发表在《Physical Review Letters》上