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空间望远镜6500光年外发现55万岁奇异磁星

观测发现磁星SGR 0418拥有较弱的磁场,但是仍然能够发生X射线爆发,这一点改变了传统上人们对磁星的认识。这一发现暗示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见

  观测发现磁星SGR 0418拥有较弱的磁场,但是仍然能够发生X射线爆发,这一点改变了传统上人们对磁星的认识。这一发现暗示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见

  据美国宇航局官方网站报道,磁星是一类周期性爆发剧烈辐射的致密星体,它是恒星死亡后留下的残骸,其中一些是宇宙中最极端的天体。近日利用美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜和其它数颗卫星开展的一项观测结果显示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见。

  当一颗大质量恒星耗尽燃料,其核心发生塌缩形成一颗中子星。这是一种密度超高的天体,直径一般仅有10~15英里(16~24公里)。在塌缩过程中释放的大量势能引发超新星爆发,将整个天体的外层物质向外抛射出去,留下一个致密的内核,即中子星。

  绝大部分中子星的自转速度都非常快,达到每秒好几圈的程度,但是也有一些的自转速度较慢,每自转一周需要好几秒,并不时向外爆发剧烈的X射线辐射。由于此时产生这些爆发的唯一可能能源便是储存于星体内部的磁能,因此这些天体就被称为“磁星”。

  绝大部分磁星表面都用极强的磁场,比普通中子星的表面磁场强数万倍。然而最新观测显示一颗编号为SGR 0418+5729(简称:SGR 0418)的磁星却似乎有些与众不同:其表面的磁场强度与一般的中子星相仿。

  西班牙巴塞罗那空间科学研究所的南达·里阿(Nanda Rea)表示:“我们发现SGR 0418的地表磁场比任何其它磁星都更低。这对于我们理解中子星演化以及超新星爆发的本质具有重要意义。”

  研究人员在过去3年里一直借助钱德拉空间望远镜对磁星SGR 0418开展监测工作,另外还调用了欧空局的XMM-牛顿空间望远镜,美国宇航局的雨燕空间望远镜以及RXTE卫星。这些设备的联合工作,通过观测其在X射线爆发时的自转速度变化现象可以对其外部磁场的强度进行精确估算。这种X射线爆发很可能是由于这些中子星地表下积聚缠绕的强大磁力线不断积压,最终强大的应力导致中子星地表开裂引发的。

  此项研究的论文合著者,意大利国家天体物理研究院的格兰卢卡·以色列(GianLuca Israel)表示:“磁星和一般意义上的中子星存在差异,而SGR 0418则和一般的磁星也存在显著不同。”

  通过对中子星本身及其地表的降温,以及其强大磁场的衰减模型研究,研究人员估算出磁星SGR 0418的年龄约为55万年。这就使其比其它大部分磁星的年龄更老,正是由于经历了相对漫长的时间,因此这颗磁星的地表磁场强度发生了衰减。然而由于其表层结构相对脆弱,而其内部磁场强度仍然较强,因此爆发现象仍然能够发生。

  SGR 0418的案例意味着可能还有更多年老的磁星,在它们的地表下方隐藏着强大的磁场,这也就暗示磁星的产生速率很有可能高达原先估算值的5~10倍。乔斯·彭斯(Josè Pons)来自西班牙阿利坎特大学,他表示:“根据对SGR 0418的模型研究结果,我们认为大体上平均每年每个星系中都会有一颗安静的中子星发生磁星那样的爆发事件。”

  这一模型的另一项结果则是认为在50多万年前 SGR 0418的形成初期,这颗天体的磁场曾经非常强大。这一事实,加上这类天体的巨大数量表明,形成这些天体的原始大质量恒星体应当拥有强大的磁场,或者也有可能是在超新星爆发时作为其内核塌缩产物的中子星超高速自转产生了剧烈的磁场。

  如果大量的中子星在形成初期都拥有强大的磁场,那么我们此前所观测到的伽马射线暴事件中的很大一部分可能并非来自黑洞,而是这些中子星向磁星的转变。另外,这些磁星对引力波——即宇宙中的时空涟漪的影响,也可能要比我们原先设想的更大。磁星SGR 0418表面相对较弱的磁场最早是在2010年被发现的。然而当时由于数据缺乏,科学家们仅能确定出其磁场的上限值而非精确数值。

  SGR 0418位于银河系,距离地球约6500光年。有关此项研究的论文将发表于6月10日出版的《天体物理学杂志》上。钱德拉空间望远镜隶属于美国宇航局,由马歇尔空间飞行中心负责管理,总部位于麻省剑桥的史密松天体物理中心负责钱德拉望远镜的科学运行工作。(晨风)

  • 责任编辑:豆豆

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