English
聯系我們
網站地圖
郵箱
舊版回顧



守得“云”開見磁星

文章來源:科技日報   發布時間:2019-04-18  【字號:     】  

王國燕 何聰 制圖

  “一鉤新月天如水”,晴朗的夜空在人們的想象中,往往是寂靜祥和的。然而,在天文學家眼里,黑暗的宇宙卻到處埋藏著強力的定時炸彈,隨時隨地會猛然爆發。尤其是在人們開始在X射線、伽馬射線等極高能量的電磁波段觀察宇宙時,眾多的爆發事件就像四處綻放的煙火一樣熱鬧而迷人。這些爆發事件到底是什么?這個問題從上世紀60年代起就吸引了天文學家的好奇心。

  近日,在國際著名期刊《自然》雜志上,一項由中國科學技術大學研究人員主導的研究,就介紹了一個極有可能是由雙中子星并合產生的有趣的X射線爆發事件,并證實了其并合產物是幾十年前科學家預言的磁星。

  存在于理論中的強磁場天體

  中子星是比太陽還要重八倍以上的恒星死亡后留下的致密星體,它們體積超小,密度卻極高。由于宇宙中的恒星喜歡扎堆出現,兩個中子星攜手相伴的情況也時有發生。相互繞轉的雙中子星產生的引力場快速變化,就像是在不斷地攪拌原本平靜的時空,向外泛起漣漪。隨著能量的消耗,雙中子星會慢慢越靠越近,最終在劇烈碰撞、釋放引力波暴之后合二為一,形成一個新的質量更大的致密天體——2017年8月17日激光干涉引力波天文臺(LIGO)等就首次探測到了雙中子星并合引力波事件的信號。如果這個新天體的質量超過中子星的質量上限,那么天體內部物質的壓力將難以抗衡星體自身的引力,使得星體直接塌縮成為一個黑洞。但天文學家認為,在塌縮之前它很有可能會先形成一個更加有趣的天體——磁星。

  磁星,顧名思義,是一個具有超強磁場的中子星,其表面磁場比目前人類實驗室能制造出來的最強磁場還強上億倍。這樣的磁星可以擁有超高的自轉速度,每秒可自轉幾百上千周。由于高速自轉,即使磁星的質量超過中子星質量上限,其離心力也能幫助它短期抗衡強大的引力而不會進一步塌縮成黑洞。

  除了留下中心的磁星,并合事件還會在周邊留下大量的拋出物質。磁星具有強引力,快速吸入拋出物質,并在兩極方向產生一個只持續幾秒的超高速噴流。如果噴流方向恰好對著地球,就如同它向我們開了一炮,可以讓我們在短時間內探測到大量的高能量伽馬射線,這就是被稱為短伽馬暴的高能天體物理事件。

  早在上個世紀90年代初,科學家就提出了磁星的設想。之后它逐漸被學界廣泛接受,并用于解釋一些特殊類型的中子星。然而時至今日,科學家仍未在雙中子星并合之后探測到它的“真身”。

  “烏云”遮蔽新天體輻射

  由于雙中子星并合既能產生強烈的引力波暴,也能產生短伽馬暴,所以天文學家非常希望在探測到引力波輻射以后,還能在對應的方向看到一個短伽馬暴,從而進一步研究并合事件中的各種物理過程,找到磁星。然而,由于噴流“開炮”的方向是隨機的,它恰好對準地球的可能性其實很小,所以即使引力波探測器已經探測到不少的引力波事件,想觀測到一個對應的短伽馬暴卻很難。

  但天文學家找到了另一種可能性。在理論預言中,磁星有一個