美國宇航局發現了有關磁星神秘快速射電暴的新線索

Mondo 科學 更新 2024-02-16

快速射電暴(FRB)是宇宙中最神秘的現象之一。 它們是極其強大的無線電波閃光,僅持續幾分之一秒,但一年內可以釋放出與太陽一樣多的能量。 它們還形成類似雷射的光束,這與更混亂的宇宙**不同。

十多年來,科學家們一直對這些難以捉摸的訊號的起源和性質感到困惑。 到目前為止,大多數探測到的FRB都來自遙遠的星系,因此很難確定它們的確切**以及原因。 然而,在 2020 年,天文學家從我們的銀河系中探測到了第乙個 FRB,並將其追蹤到一顆稱為磁星的死星。

磁星是超新星中大質量恆星的殘餘物。 它非常密集,直徑約12英里(20公里),並具有很強的磁場。 它旋轉也很快,大約 32 次,有時會經歷其旋轉速率的突然變化,稱為毛刺。 這**簡要介紹了磁星的誕生。

2022 年 10 月,一顆名為 SGR 1935+2154 的磁星發射了另乙個 FRB,該 FRB 被兩台 NASA X 射線望遠鏡捕獲:國際空間站上的 NICER(中子星內部成分探測器)和低地球軌道上的 NuStar(核光譜望遠鏡陣列)。 這些望遠鏡在FRB之前和之後觀察了磁星數小時,為磁星表面和周圍發生的事情提供了獨特的視角。

發表在《自然》雜誌上的研究結果表明,當磁星突然加速然後減速時,FRB發生在兩個毛刺之間。 研究人員驚訝地發現,磁星在九小時內減速到比故障前更慢的速度,或者比磁星快100倍左右。

通常,當故障發生時,磁星需要數週或數月才能恢復到正常速度,“台灣國立彰化教育大學的天體物理學家、該研究的主要作者Chin-Ping 胡說。 “很明顯,這些物體發生在比我們以前想象的要短得多的時間尺度上,這可能與無線電暴產生的速度有關。

SGR 1935+2154對FRB的觀測是詳細研究這些神秘事件的難得機會。 它還展示了美國宇航局的望遠鏡如何協同工作以跟蹤宇宙中的短暫事件。

然而,FRB的謎團仍有待解開。 科學家們必須了解磁星如何產生這些強大的射電閃光,以及是否所有的FRB都來自磁星或其他**。 他們還必須了解導致磁星故障的原因以及它們如何影響磁場和發射。

乙個可能的線索是,FRB發生在磁星上強烈的X射線和伽馬射線活動期間,這可能表明其內部結構或磁場的變化。

原則上,在這次失敗之前發生的所有X射線暴都有足夠的能量來產生快速射電暴,但事實並非如此,“該研究的合著者Zorawar Wadiasingh說,他是馬里蘭大學帕克分校和美國宇航局戈達德太空飛行中心的研究科學家。 “因此,在經濟放緩期間,似乎發生了一些變化,創造了合適的條件。

另乙個可能起作用的因素是固體地殼和磁星的超流體內部之間的相互作用。 磁星的高密度將內部的材料壓碎到可以無摩擦流動的狀態,就像水在旋轉的魚缸內搖晃一樣。 有時,地殼和超流體不同步,超流體將能量傳遞到地殼,導致地殼開裂或變形。

*在作者看來,這可能導致FRB故障。 如果最初的失敗在地殼中造成裂縫,它可能會將一些物質從磁星內部釋放到太空中,就像火山噴發一樣。 這將減少磁星的質量和角動量,使其減速更快。

然而,由於只實時觀察了其中乙個事件,該團隊仍然無法確定哪些因素(或其他因素,例如磁星的強磁場)可能有助於FRB的產生。 有些可能根本不與突發有關。

毫無疑問,我們已經觀察到了一些對我們理解快速射電暴很重要的東西,“戈達德的研究員喬治·尤尼斯說,他是專門研究磁星的NICER科學團隊的成員。 “但我認為我們仍然需要更多的資料來完成這個謎團。

SGR 1935+2154 FRB的發現為這些宇宙謎題的物理學開啟了一扇新的視窗。 它還顯示了美國宇航局的X射線望遠鏡捕捉和研究這些轉瞬即逝的事件的潛力。

研究人員希望繼續用Niker、Nustar和其他望遠鏡監測磁星,以尋找更多關於它們的行為和與FRB聯絡的線索。 他們還希望從其他**中探測更多的FRB,並比較它們的特性和**。

通過結合不同波長和不同儀器的觀測結果,科學家們希望揭開這些神秘射電閃光的秘密,並更多地了解它們誕生的極端環境。

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