神秘的輻射爆炸可能來自我們宇宙中最極端的恒星 _宇宙

一幅插圖顯示了一顆極度死亡的恒星或磁星爆發(fā)出快速的射電爆發(fā) 。(圖片來源:歐空局)
據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：新的研究揭示了不同類型的中子星，在大質(zhì)量恒星死亡時誕生，以相似的方式運(yùn)行。這聽起來可能是一個次要的結(jié)果，但從大的方面來看，這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)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(dāng)于珠穆朗瑪峰的重量——可能是被稱為快速射電爆發(fā)(FRBs)的神秘輻射爆炸的背后。
毫秒級的射電爆發(fā)FRB似乎來自銀河系之外，然而自2007年被發(fā)現(xiàn)以來，它們的起源一直是個謎。然而，有一個可能的疑點(diǎn):高磁性中子星，或磁星。
這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊(duì)，包括來自馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所(MPIfR)和曼徹斯特大學(xué)的研究人員，發(fā)現(xiàn)磁星確實(shí)在脈沖結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)之間存在某種關(guān)系，這種關(guān)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)致科學(xué)家將FRB中看到的結(jié)構(gòu)解釋為相應(yīng)旋轉(zhuǎn)周期的結(jié)果。
“當(dāng)我們開始比較磁星和FRB的排放時，我們預(yù)計(jì)會有相似之處，”邁克爾·克萊默，該發(fā)現(xiàn)論文的第一作者和MPIfR的主任在一份聲明中說。“我們沒有預(yù)料到的是，所有射電大中子星都有這種普遍的標(biāo)度。
中子星！脈沖星！磁星！我的天啊。
中子星是在大質(zhì)量恒星耗盡核聚變?nèi)剂蠒r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(nèi)擠壓的能量就不復(fù)存在了。然后，這導(dǎo)致恒星的外層被吹走，導(dǎo)致大規(guī)模的超新星爆炸，同時核心本身崩潰。
這種坍縮會持續(xù)下去，直到該區(qū)域的電子和質(zhì)子碰撞在一起，形成一片富含中子的物質(zhì)海洋，從而阻止恒星內(nèi)核進(jìn)一步坍縮。再多的話，核心最終會產(chǎn)生一個黑洞。然而，沒有黑洞，核心坍塌過程的結(jié)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。回想一下珠穆朗瑪峰的例子。
然而，這并不是引力塌縮導(dǎo)致的唯一極端質(zhì)量。就像溜冰者可以通過收縮手臂來加速旋轉(zhuǎn)一樣，產(chǎn)生中子星的恒星核心半徑會減小，因此會“旋轉(zhuǎn)起來” 。這個旋轉(zhuǎn)過程會對內(nèi)核產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。例如，一些年輕的中子星每秒鐘可以旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的中子星被稱為脈沖星。每秒鐘旋轉(zhuǎn)數(shù)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(zhuǎn)無線電瞬變”是中子星，它發(fā)出的無線電波更為零星，時間也不太合適。
此外，當(dāng)恒星內(nèi)核的磁場線在坍縮過程中“擠壓”時，會產(chǎn)生比地球磁場強(qiáng)一萬億倍的磁場。但一些中子星的磁場甚至比這還要強(qiáng)大，比“正常”中子星的磁場強(qiáng)1000倍。
這些被稱為磁星。
天文學(xué)家迄今為止知道大約30顆磁星，其中大約6顆被觀察到發(fā)射無線電波，這使得科學(xué)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(fā)”中子星之間的聯(lián)系
該小組通過詳細(xì)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(lián)系。然后他們用位于德國Bad Münstereifel的射電望遠(yuǎn)鏡Effelsberg探測脈沖的亞結(jié)構(gòu)，這是地球上最大的完全可定向的射電望遠(yuǎn)鏡之一。
令研究小組驚訝的是，快速旋轉(zhuǎn)的毫秒脈沖星和旋轉(zhuǎn)的無線電瞬變具有相似的脈沖結(jié)構(gòu) 。這導(dǎo)致他們對磁星和其他形式的中子星建立了一個普遍的標(biāo)度關(guān)系，將脈沖結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)周期聯(lián)系起來，無論這些極端的恒星每隔幾毫秒或大約100秒旋轉(zhuǎn)一次。
“我們預(yù)計(jì)磁星由磁場能量提供動力，而其他的由旋轉(zhuǎn)能量提供動力， ”團(tuán)隊(duì)成員、MPIfR的科學(xué)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(guī)律。"
換句話說，所有這些發(fā)出無線電波的中子星的行為都像磁星，這一事實(shí)表明，對于所有發(fā)出無線電波的中子星來說，亞脈沖結(jié)構(gòu)的內(nèi)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(fā)中的子結(jié)構(gòu)的時間尺度可能會告訴我們潛在磁星源的旋轉(zhuǎn)周期， ”團(tuán)隊(duì)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。“如果我們在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)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。”
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在11月23日的《自然天文學(xué)》雜志上。