宇宙中磁性最强的天体又起新争议

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资讯发布 发表于 2019-11-1 13:17:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

​1.

对于我们而言,夜空中那些闪耀的繁星好像是永恒存在的。然而,就像地球上的生命一样,恒星也有其生命周期。那些比太阳质量大8倍的恒星,会在超新星爆炸中结束生命,并留下两个产物:中子星(质量更大的会形成黑洞)和超新星遗迹。由于这两个物体都有一个共同的劈头,并且是在一次爆炸中产生的,因此一同研究它们将有助于更好地理解这些物体及其劈头。

中子星隐藏着许多的秘密,它们并非都一样,有的中子星非常难以描述。有一些中子星具有很强的磁场,被称为脉冲星,会向空中释放出强烈的光束。有的则拥有比正常高出许多倍的磁场——是太阳磁场强度的千万亿倍。这些高度磁化的中子星会释放出无可估量的X射线伽马射线,它们就是磁星。如今,天文学家在银河系、大麦哲伦星系、小麦哲伦星系中发现了大约30个磁星和磁星的候选。

不绝以来,研究职员都在为这些磁场是如何形成而苦思冥想,争论不休。最近,一项关于磁星的新研究所得到的结果好像可以将一个广受支持的理论排除在外。

2.

一开始,天文学家以为磁星是在超新星爆发的过程中获得磁场的。当一颗中子星在最初形成时,如果它开始以每秒1000转的速率快速地旋转,那么它就有可能引发剧烈的内部运动,从而在一种所谓的“发电机效应”下放大磁场。

多年来,也有其他机制被相继提出,但发电机模子仍然是最受欢迎的。2006年,天体物理学家Jacco Vink将产生磁星的爆炸与产生平常中子星的爆炸进行了比力。他发现这两种超新星爆炸所释放的能量规模差不多,而根据发电机模子的预测,产生磁星的爆炸应该比典范的超新星爆炸能量更高。Vink的这一发现让一些科学家倍感惊奇。

如果究竟真如Vink所发现的那样,那么发电机模子就无法解释磁星的产生。那还有怎样的过程可能产生磁星呢?另一个主要的观点以为,并非所有的平常恒星都具有类似的磁场强度,大概磁星只是那些自己就具有特别强的磁场的恒星所遗留下的终极产物。天体物理学家称之为“化石场”模子,即磁星的磁场是原恒星磁场的遗迹,大概说是化石。

然而,这些都只能算是公道的想法,天体物理学家们却无法确认它们的准确性。

3.

最近,阿姆斯特丹大学天体物理学家Ping Zhou与Vink等人进行了一项新的研究,他们通太过析最初产生磁星的超新星遗迹,来确定磁星与其他的差异。

如果一颗磁场超大的大质量恒星坍缩,它的超新星看起来应与平常超新星差不多。但是,通过发电机效应产生的磁星应该来自超大质量的恒星。这些巨型恒星会产生具有独特元素特性的超新星遗迹。

○ 超新星残骸R103的中央是一颗磁星。| 图片泉源:NASA/CXC/University of Amsterdam

研究职员先从10个已知包含磁星的超新星遗迹开始。他们检查了其中能发射出充足的X射线辐射的3颗星体,对它们的辐射进行了具体的分析。接着,研究小组将每一颗超新星残骸分割成小块,明亮区域的被分成更小的块(由于这些区域会释放出大量辐射),以此最大化从中能获得的细节;较暗的区域被分成较大的块。

研究小组从每一块都提取出那边的气体元素的构成信息,这种方法使它们得到了一幅关于超新星残骸组成的更准确图像。据他们估计,这些超新星来自于质量是太阳10到20倍的恒星——这意味着它们的质量比发电机模子所预测的产生磁星所需的质量要小得多。

他们还发现,这些超新星的能量与典范的超新星相似,并没有如发电机模子预测的那样更高。有天体物理学家以为,Zhou和Vink的发现为支持化石场模子提供了一个很好的故事。

4.

虽然就如今证据来看,发电机模子好像已倘佯在“出局”的边沿,但研究职员慎重地表现,这个问题并没有得到解决。Zhou指出,虽然他们的发现更多地支持了化石场模子,但这并不代表他们已经确认可以排除发电机模子。其中一个挑战便是样本不足,天文学家只知道10个有超新星遗迹的磁星,而这其中又只有3个具有充足的亮度可供具体研究。

即使研究职员终极确定化石场模子可以解释磁星的产生气制,这个故事也仍不完备。到当时,关于磁星的另一个问题又会应运而生:为什么有的平常恒星可以拥有极高的磁场?而关于这个问题,类似的争论也在继续……

参考链接:

https://arxiv.org/pdf/1909.01922.pdf

https://www.quantamagazine.org/magnetars-attract-new-controversy-over-their-origins-20191028/


来源:https://www.toutiao.com/a6753210324976927236/
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