银河系外有玄机！电波爆发来自哪里？中子星or磁陀星？

新研究发现：中子星与快速电波爆发间联系紧密。

如图所示，一颗极端死星（或磁陀星）正在制造快速电波爆发。（图源：航天局）

中子星生成于在大质量恒星死亡的时刻，新研究揭示了不同类型的中子星间存在相似的运动。这可能听起来是一个小发现，但从宏观的角度来看，这一发现进一步支持了这样一个观点：极端死星的密度极大，可以理解为小如一勺、重若高山，而这些极端死星可能是导致快速电波爆发的原因。

持续只有毫秒的快速电波爆发似乎来自银河系之外，然而自从它们在2007年被发现以来，它们的起源一直笼罩在神秘之中。然而，目前有了初步推断：快速电波爆发或许来源于高度磁化的中子星或磁陀星。

提出这项新发现的团队包括来自马克斯·普朗克射电天文学研究所和曼彻斯特大学的研究人员，团队发现磁陀星确实在脉冲结构和旋转方面与其他所谓的“射电强”中子星存在关联。

不同种类的中子星之间发现类似的“普遍尺度”，暗示了等离子进程或许就是导致这些爆发的原因；团队还表示，这导致科学家将快速电波爆发中看到的结构解释为相应旋转周期的结果。

论文发现的第一作者兼马克斯·普朗克射电天文学研究所的主任，迈克尔·克莱默在一份声明中表示：“当我们开始比较磁陀星的辐射与快速电波爆发的辐射时，我们预计会发现相似之处，但我们没想到所有“射电强”中子星都会普遍存在这样的情况。”

中子星！脉冲星！磁陀星！真是不可思议！

中子星形成于大质量恒星核聚变燃料耗尽时。一颗恒星耗尽燃料后，支撑它们免受自身引力向内的压力的能量就消失了。这随后导致恒星外层被吹散，从而又导致大规模的超新星爆炸，而核心本身则坍缩。

这种坍缩会持续下去，直到该区域的电子和质子相互碰撞，创造出一片富含中子的物质海，防止了恒星核心进一步坍缩。假如在此基础上发生了进一步的坍缩，核心最终将形成一个黑洞。核心坍缩过程的结果是一个大约相当于地球城市宽度的物体，约12英里（合20公里）宽，外加超乎想象的致密物质。

然而，这并不是引起引力坍缩的唯一极端特性。就像人在溜冰时会收紧胳膊来加快旋转一样，创造中子星的恒星核心通过减小半径从而加速旋转。这个旋转加速过程可以对核心产生相当大的影响。例如，一些较年轻的中子星可以旋转至每秒700次。如果它们向地球发射了辐射喷流，这个快速旋转的中子星就会被称为脉冲星，整个过程会如同宇宙中有灯塔在发射光束。旋转速度每秒数百次的中子星被称为毫秒脉冲星。

尽管脉冲星以其周期性的特性而闻名，“自转型暂现射电源”则是发射较为零散且不那么规律的射电波的中子星。

此外，在这种坍缩期间，恒星核心的磁场线“崩溃”，形成比地球磁场强一千亿倍的磁场。但有些中子星的磁场比普通中子星甚至更强大，超过普通中子星一千倍。这些被称为磁陀星。

目前天文学家已知大约有三十颗磁陀星，其中约有六颗被发现发射射电波，由此，科学家推测快速电波爆发可能来自银河系外的磁陀星——星系外磁陀星。

找到所有“射电强”中子星之间的联系

该团队通过详细研究已知的六颗磁星的个别脉冲，来调查磁陀星与快速电波爆发的联系。德国巴特门斯特艾费尔的射电望远镜是地球上最大的全方向射电望远镜之一，该团队使这项工具于对脉冲的亚结构进行了探测。

令团队感到惊讶的是，快速旋转的毫秒脉冲星和自转型暂现射电源具有相似的脉冲结构。这使他们得出了磁陀星和其他形式的中子星之间的脉冲结构与旋转周期之间存在普遍比例关系的结论，无论这些极端恒星是每几毫秒旋转一次还是大约100秒旋转一次。

马克斯·普朗克射电天文学研究所的科学家刘阔（音）在声明中说表示：“我们预计磁陀星的能量来自磁场能量，而其他中子星的能量来自它们的旋转能量，有些非常古老，有些非常年轻，然而似乎所有的中子星都遵循这个法则。”

换句话说，所有这些发射射电波的中子星的行为都像磁陀星一样，这表明这些射电波的内在起源对于任何发射射电波的中子星都是相同的。

“如果至少一些快速电波爆发源于磁陀星，那么爆发中次结构的时间尺度可能告诉我们潜在磁陀星源的旋转周期。如果我们在数据中找到这种周期性，这将是解释这类快速电波爆发作为射电源的一个里程碑。””乔卓尔·班克天体物理学中心的研究员本萨佩斯在声明中说。

该团队的研究于2023年11月23日发表在《自然·天文学》杂志上。

BY:Robert Lea

FY:洲

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来源: 天文在线