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被称为Swift J1818.0-1607的中子星引人注目的原因

  • 科学
  • 2020-06-18 08:39:38
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天文学家对时间的感觉往往与我们其他人略有不同。他们定期研究数百万或数十亿年前发生的事件以及已经存在了很长时间的物体。这就是为什么最近发现的被称为Swift J1818.0-1607的中子星引人注目的原因:《天体物理学杂志快报》(Astrophysical Journal Letters)上的一项新研究估计它只有240岁左右-按宇宙标准来看,这确实是新生的。

美国宇航局的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台于3月12日发现了这个年轻物体,当时它释放出大量X射线。由加州理工学院领导,由该机构的喷气推进实验室管理的欧洲航天局XMM-牛顿天文台和美国宇航局NuSTAR望远镜的后续研究揭示了更多中子星的物理特性,包括那些用来估计其年龄的物理特性。

中子星是巨大质量的恒星爆炸后爆炸后留下的令人难以置信的稠密恒星物质核。实际上,它们是宇宙中最密集的物体(仅次于黑洞):一茶匙的中子星物质将在地球上重40亿吨。中子星中的原子被紧密地粉碎在一起,它们的行为方式在其他地方都没有。斯威夫特J1818.0-1607将我们太阳的质量包装成两倍,体积缩小了一万亿倍。

斯威夫特J1818.0-1607的磁场强度是典型中子星的1000倍,而强度却是人类制造的最强大的磁体的1亿倍,属于特殊的一类物体,称为磁星。宇宙中的磁性物体。它似乎是有史以来最年轻的磁星。如果它的年龄得到证实,那意味着形成恒星爆炸的光将在乔治·华盛顿成为美国第一任总统之时到达地球。

“这个物体向我们展示了一个比我们以前见过的更早的时间,在它形成后不久。”巴塞罗那空间科学研究所的研究员南达·雷亚(Nanda Rea)说。 XMM Newton和NuSTAR(核光谱望远镜阵列的缩写)。

尽管有3,000多个已知的中子星,但科学家们仅识别出31个已确认的磁星-包括这一最新的条目。由于它们的物理特性无法在地球上重建,因此中子星(包括磁星)是检验我们对物理世界理解的自然实验室。

Rea说:“也许,如果我们了解了这些天体的形成故事,我们就会理解为什么我们发现的磁星数量与已知中子星总数之间会有如此巨大的差异。”

斯威夫特J1818.0-1607位于人马座,相对靠近地球-仅约16,000光年。(由于光要花时间穿越这些宇宙距离,所以我们看到的光是中子星在大约16,000年前发射的,当时它大约是240年。)许多科学模型表明,磁星的物理性质和行为会随着年龄的增长而改变。而且磁星在年轻时可能是最活跃的。因此,像这样找到较年轻的样本将有助于完善这些模型。

走向极限

尽管中子星只有约10到20英里(15到30公里)宽,但它们可以发出与大得多的物体同等的巨大光束。特别是磁星与强大的爆发有关,它们的亮度足以使整个宇宙清晰可见。考虑到磁星的极端物理特性,科学家认为它们可以通过多种方式产生如此巨大的能量。

Swift任务开始爆发时发现了Swift J1818.0-1607。在此阶段,其X射线发射的亮度至少是正常亮度的10倍。爆发事件的特征各不相同,但通常在几天或几周的过程中亮度突然增加,然后在数月或数年内逐渐下降,这是因为磁石恢复到正常亮度。

这就是为什么天文学家要想观察其中一个事件的高峰期,就必须迅速采取行动。这项Swift任务使全球天文学界意识到了这一事件,XMM-Newton(有NASA参与)和NuSTAR进行了快速的后续研究。

除X射线外,还已知磁星会释放出巨大的伽马射线爆发,这是宇宙中光能的最高能量形式。它们还可以发射稳定的无线电波,这是宇宙中能量最低的形式。(发出长寿命无线电射线的中子星被称为无线电脉冲星;斯威夫特J1818.0-1607是五个已知的也是无线电脉冲星的磁星之一。)

蒙特利尔麦吉尔大学麦吉尔太空研究所所长,NuSTAR团队的前成员维多利亚·卡斯比(Victoria Kaspi)说:“(磁铁)令人惊奇的是,它们在人口中的多样性非常大。”“每次发现一个故事,都会告诉您一个不同的故事。它们很奇怪,也很稀有,而且我认为我们没有看到各种各样的可能性。”

这项新研究由意大利帕维亚高级研究学院(IUSS)的Paolo Esposito领导。

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