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磁星和快速无线电爆发有什么关系?科学家似乎有了答案!

2020/7/16 22:30:46 来源:原创 浏览:

在过去的几十年里,科学家发现了令人难以置信的明亮、短暂和奇怪的射电能量爆发,它就是快速射电爆发(FRBs)。迄今为止,天空中已经检测到超过100个frb。但是不管它们是什么,它们几乎肯定来自我们银河系之外,则科学家会看到它们集中在我们银河系的带上,而不是遍布整个天空。

除了几个显著的例外,frb不会重复。它们一次性发挥,代表着在不到一秒钟的时间里,大量的能量散落到宇宙中。而frb的来源始终是个谜,但是毫无疑问,它们的来源可能并不相同。

来源的多样性表明,宇宙中不同的过程导致了快速无线电爆发的形成。不管这些过程是什么,它们都需要大量的能量,而且发生得非常迅速。比如恒星之间的碰撞。当一颗恒星撞上另一颗恒星时,显然有很多能量在四处飞舞。虽然恒星们可能要花上好几个世纪才能接近融合,但这一行为本身其实相当激烈和短暂。

但是普通恒星的合并不足以为一个成熟的FRB提供能量。为了获得所需的能量,你必须合并更多的奇异物体,比如中子星和白矮星,或者磁星。

磁星是一种高度磁化、快速旋转的超致密恒星,同时也是居住在宇宙中最神秘的生物之一,它们的起源非常神秘。因此科学家对它们的来源充满了好奇,它们是否是在恒星尸体相撞时诞生?是否来自死亡恒星的超新星爆炸?这一切的猜测为这种星体蒙上了神秘的阴影。然而新的研究提出了一个完全不同的想法,该研究认为一个白矮星的恒星尸体撞上一颗中子星,产生了一次极强的爆炸,并留下了一个磁星。

制造磁星

白矮星是一颗像太阳一样的恒星的剩余核心,其中的碳和氧随着宇宙年龄的增长而慢慢冷却下来。而中子星就像白矮星,但更重要的是:它是一颗质量大得多的恒星的残余核心,几乎全部由压缩成一个不大于一个城市的球的中子组成。

由于恒星通常是成对诞生的,所以一般在足够长的时间后,一个系统中的两颗恒星都可能死亡,留下它们特定类型的死核,慢慢地,慢慢地,那些死核可以绕得更近,最终到达了一个临界点,在这个临界点上,它们的引力相互作用压倒了一切,导致恒星尸体螺旋式地相互靠近。

就在他们最后一次相撞的时候,白矮星会膨胀,让其大气层的外层逸出,并以漏斗状下降到中子星。另一方面,中子星的极端引力将白矮星彻底粉碎,其碎裂的恒星尸体落入其更重、密度更大的同胞身上。不管是哪种情况,根据一项新的研究,大量的质量转移会从白矮星转移到中子星上。

不过科学家们想知道的是,白矮星和中子星的合并是否正好触发了极端磁场的升级。一开始,流入的物质(无论是从白矮星上剥离出来的,还是由被撕裂的白矮星本身构成的)盘旋到中子星上。当它落下时,它加速了中子星的旋转,就像一个成年人在操场上推着旋转木马一样,让上面的孩子们喜出望外。很快,中子星的旋转速度就超过了你厨房搅拌机的刀片。

这种螺旋运动吸收了周围的磁场并使其自转,但是物质流到中子星上,就变成了令人难以置信的湍流和混沌。而磁场中微小的扭结和扭曲会拉伸、扭曲和增长,导致磁场以发电机机制反馈给自己,利用白矮星和中子星碰撞释放出的强大能量,为宇宙中最强的磁场提供能量。

最后,磁星诞生了。

磁星和FRBS

不过,刚刚诞生的磁星是不稳定的;由于合并带来的所有混乱的力量,它还没有形成一个固定的旋转节奏。科学家们建议,由于这种旋转速度太快,任何小问题都会以电磁辐射的形式释放出强大的能量爆炸。而无线电波——就像那些巨大的FRBs爆发,就是电磁辐射。

这项新的研究表明,至少我们在天空中观察到的一些frb是新生的磁星现象,是由中子星与白矮星的宇宙碰撞产生的。而且,这是一种强烈到可以从整个宇宙中看到的辐射爆发。


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