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脉冲星和磁星之间缺失的一环疑被发现,两种天体的神秘关系被揭示

诚然,黑洞是宇宙中最诡异、最特别的天体之一。但是,论及形态的复杂性,中子星绝不逊色。

1992年,德克萨斯大学奥斯汀分校的天体物理学家罗伯特·邓肯及克里斯托佛·汤普森首次提出了一个神奇的理论,预言宇宙中存在着一种非常神奇的天体——磁星。

据推测,磁星是一种非常诡异的天体,本质上是中子星,但是形态比较特殊。据推测,在一颗能够变成中子星的大质量恒星变成超新星后,有10%的概率会变成磁星。这种天体的磁场非常强,最高甚至可以达到1000亿特斯拉。相比之下,地球的磁场在两极也只有7×10^-5特斯拉。即使是普通的中子星,磁场强度也仅有磁星的几千分之一。如果一颗磁星位于地球20万公里外(即地月距离的一半),它甚至可以把你手中银行卡的磁条抽出来。

同时,磁星还会发生星震现象,外壳因为承受不住超强磁场的摧残而破裂,并且伴有强烈的X射线伽马射线。通常来说,磁星的寿命并不长,大约在10000年的时间里就会衰弱甚至停止。即便如此,它们强大的磁场仍然使其成为了宇宙中最恐怖的天体之一

磁星的理论被提出后,很快就被科学家们接受,很多人都加入到寻找磁星的行列中来,最终找到了4颗磁星,证实了这个理论。

最近,天文学家们又发现了一颗磁星。而这一颗磁星的发现,刷新了天文学家的认知。

新发现的这颗磁星,被命名为Swift J1818.0-1607。在它之前,天文学家一共发现过24颗磁星,其中4颗像它一样可以发射脉冲信号。但是,Swift J1818.0-1607又和前4颗有些不同。虽然同是可以发射脉冲电波的磁星,但是Swift J1818.0-1607表现出来的特征更像是一颗脉冲星,而不是典型的磁星。

我们知道,脉冲星和磁星都是特殊的中子星。因此,长期以来,天文学家对于二者之间的关系都非常好奇。而Swift J1818.0-1607的发现,或许可以解释这个谜题。

"我认为这有可能是那个缺失的一环。"来自澳大利亚斯威本科技大学的天体物理学家Marcus Lower介绍说,"现阶段来说,我们对这种新的磁星的了解还非常少,但它和强磁场脉冲星有明显的相似之处。"

和磁星相比,脉冲星相对更加常见一些。到目前为止,科学家已经发现了数千颗脉冲星。我们知道,脉冲星就是高速自转的中子星,最快的仅需要1.4毫秒就能自转一圈。在自转的过程中,脉冲星的两极会发射出非常强烈的脉冲电波,有的时候会扫过地球,就像是宇宙中的灯塔一样。

最初的时候,很多人认为脉冲星和磁星并不相斥,至少没有什么科学理论让二者不相容。也就是说,一颗天体可以既是脉冲星又是磁星。但奇怪的是,观测结果告诉我们,二者之间似乎并无交叉。

对于其中的原因,科学家们说法不一。有些人认为是磁星磁场过强,导致中子星无法发射脉冲信号。

(脉冲星)

不过最近也有人指出,原因或许在于我们已经观测到的磁星都朝向一个错误的位置,它们的脉冲都神奇地避开了地球,导致我们误以为它们不是脉冲星。

正如Lower所说的那样:"最可能的原因是它们的射电波根本没有路过我们的视线。这并不奇怪,因为它们的自转周期很长,而且随着时间的推移,它们还会不断减速,导致它们的射电波束与其他脉冲星相比,显得非常狭窄。"

而Swift J1818.0-1607的发现,让科学家们有了更多的证据。

2020年3月12日,斯威夫特天文台的暴发警报望远镜(Burst Alert Telescope)探测到了一次强大的伽马射线暴,天文学家通过这个线索发现了Swift J1818.0-1607。经过进一步的观测,天文学家发现了它的X射线脉冲。

经过两天的观测,天文学家发现:Swift J1818.0-1607是迄今为止发现的自转速度最快的脉冲星之一。而且,它也很可能是人类发现的最年轻的中子星,形成于大约240年前(没错,没有“万”也没有“亿”)。

同时,Lower和他的团队也利用澳大利亚帕克斯天文台的射电望远镜对它进行了观测,发现它的脉冲信号和其他脉冲星没有任何区别。"一眼就可以看出来,Swift J181818.0-1607发出的射电脉冲看起来和其他四颗射电磁星的射电脉冲非常相似。它们都非常狭窄,有时由很多个只有几毫秒的脉冲组成。"Lower说。

到这里,Swift J181818.0-1607和前面四颗磁星并没有什么区别。但是,当它的脉冲信号由低到高的变化过程中,它的亮度会发生剧烈的下降,这恰恰是普通的脉冲星所共有的特点,又是其他磁星所不具备的。而且,科学家在2016年时观测到的一颗名为PSR J1119-6127的天体。这是一颗典型的脉冲星,但是它的射电暴却和Swift J181818.0-1607非常相似。

由此看来,磁星和脉冲星互不相关的说法似乎终于可以被攻破了,两种天体的射电暴背后很有可能隐藏着相同的机制。甚至我们可以据此推测,磁星有可能就是从脉冲星演化而来的。不过,关于其中的演化过程,科学家们也有两种推测:

  1. 脉冲星的自转速度减慢,从而表现出了磁星的特征;

  2. 大质量恒星在超新星爆发后坍缩成中子星时就带有磁星的强大磁场,但是由于超新星物质回落而被掩盖,等到这个过程结束后才终于表现出磁星的特点。

不论是演化过程还是演化理论本身,目前都是天文学家的猜测,我们需要更多对于磁星的发现和观测来证实这些想法。算上这一次发现的磁星,人类才只发现了25颗,我们能够获取的信息是非常有限的。我们必须发现更多的磁星,并且对已发现的磁星进行更多的观测和研究,才能够有更大的突破。

虽然黑洞是宇宙中最诡异、最特别的天体之一。但是,论及形态的复杂性,中子星绝不逊色。我国的500米口径球面射电望远镜(FAST,也就是所谓的中国天眼)在观测脉冲星方面可以说非常有实力,希望它也能发现大量的磁星,让我们早日揭开这种神秘天体的面纱。

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