科学家设法捕捉到磁星的猛烈爆发

磁星的想象图。图片来源：Wikipedia

天文学家最近观测到一颗致密的磁星发生了猛烈的爆发。在不到一秒的爆发时间内，磁星释放的能量相当于10亿个太阳的总和。

这一类恒星叫磁星，是一种具有极强磁场的中子星。磁星经常毫无征兆地剧烈爆发，并释放出耀眼的光芒。然而，尽管磁星可能比太阳亮几千倍，但它们的爆发极其短暂，而且不可预测，这对于磁星的发现和研究都是一个挑战。

尽管困难重重，研究人员最近还是设法捕捉到了一次爆发，并计算出了该磁星爆发时的亮度波动。根据一份西班牙语报告，科学家们发现这个遥远的磁星在十分之一秒内释放的能量相当于我们的太阳在10万年内产生的能量之和。

中子星通常在大质量恒星的演化末期形成。根据美国航空航天局（NASA）介绍，当恒星在超新星爆发中死亡时，恒星核内的质子和电子被挤压为一团约1个太阳质量的物质。强大的引力、高速的旋转与强大的磁力在这团物质中互相结合，产生大约1.3到2.5个太阳质量（1个太阳质量约为33万个地球质量）、直径只有约20公里的极其致密的中子星。

中子星结构假想图，最外层为离子和电子，向内逐渐演化为中子、中子-质子费米液体和夸克胶子等离子体（猜测）。图片来源：Wikipedia

根据NASA介绍，中子星中的物质非常致密，一个糖块大小的物质的质量超过9亿吨，而且中子星的引力非常强，即使是经过星体的一块棉花糖也将以1000个氢弹的冲击力撞向中子星表面。

磁星是磁场比其他中子星强1000倍的一类中子星，它们比宇宙中任何其他天体都具有更强的磁场。这项研究的领导者、西班牙研究委员会安达卢西亚天体物理研究所的教授Alberto J. Castro-Tirado指出，即使在这些致密的磁星没有爆发的时候，太阳的亮度与之相比也相形见绌。

Castro-Tirado说：“即使在不活跃的状态下，磁星的亮度也有太阳的10万倍左右。但对于我们研究的磁星GRB2001415来说，它爆发释放的能量相当于太阳在10万年内所辐射的能量之和。”

来自中子星PSR B1509-58的辐射使得周边气体X射线发光（金色）并且照亮了星云的其他部分（蓝色与红色）。图片来源：NASA

一个巨大的闪耀

根据这项研究的作者之一、紫外线图像处理实验室主任Victor Reglero说，这次观察到的发生爆发的磁星位于御夫座星系，这是一个距离地球约1300万光年的旋涡星系。研究人员在2021年12月22日的《自然》杂志上写道，国际空间站上的大气-空间相互作用监测仪（ASIM）于2020年4月15日检测到了爆发产生的巨大闪耀。

ASIM流水线中的人工智能（AI）检测到了这次爆发，并帮助研究人员分析了这次短暂而剧烈的能量激增。这次闪耀只持续了0.16秒，随后迅速衰减，几乎与数据中的背景噪声无法区分。这项研究的作者花了一年多的时间来分析ASIM在这两秒收集的数据，根据磁星的能量输出将整个爆发分为四个阶段，然后测量能量脉冲在峰值时引起的恒星磁场的变化。

Reglero说：“这就像是磁星用十亿个太阳的能量向周围虚空孤寂的宇宙宣示它的存在。”

在已知的大约3000颗中子星中，研究人员只确认了30颗磁星，而这是迄今为止检测到的最遥远的磁星爆发。科学家们猜测，这样的爆发可能是由星震引起的，这些星震破坏了磁星的弹性外层，从而导致爆发。根据这项研究，这一罕见现象可以帮助研究人员探索导致磁星爆发的压力的来源。

撰文：Mindy Weisberger，《生活科学》杂志的资深作家，其报道的话题包括气候变化、古生物学、动物的奇异行为和宇宙空间。

翻译：胡明哲

审校：韩佳桐

引进来源：科学美国人

本文来自：中国数字科技馆