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《自然》披露最新中子星喷流奇观

科界 2018-09-28

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▲这是艺术家创作的一幅关于天体“雨燕J0243.6+6124”中强磁场中子星射出喷流的印象画。在其首次被发现的亮度陡升事件中,这颗中子星以非常高的速率吸积气体物质的同时,它吸积盘内部产生了丰富的X射线。与此同时,研究小组用美国的卡尔•G•扬斯基超大型阵列射电望远镜探测到了射电信号。通过研究这些射电信号是如何改变X射线的,我们可以推断出它来自于快速移动的窄聚焦物质喷流束,也就是我们所观测到的从中子星两极射出的“射电喷流”。

据《自然》(Nature)杂志9月26日刊发的一篇研究论文称,天文学家探测发现了来自一颗具有强磁场的中子星的射电喷流,而这超出了当今天体物理学理论的预测范围。这个由荷兰阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的科学家领导的研究小组利用美国新墨西哥州的卡尔•G•扬斯基超大型阵列射电望远镜(Karl G. Jansky Very Large Array radio telescope)和美国航空航天局(NASA)的雨燕(Swift)太空望远镜观测到了这颗含有该中子星并被命名为“雨燕J0243.6+6124”(Swift J0243.6+6124)的天体。

该论文的合著者之一、澳大利亚科廷大学(Curtin University)国际射电天文研究中心(ICRAR)的副教授詹姆斯•米勒-琼斯(James Miller-Jones)介绍道:“中子星是恒星的尸体——它们形成于一颗大质量恒星耗尽燃料并经历超新星爆炸过程之后,这时恒星的核心部分已在其自身引力作用下坍塌。这种坍缩随即导致了恒星磁场强度的增加,达到太阳磁场强度的几万亿倍。在之后的几十万年时间里,中子星的磁场强度又逐渐减弱。”这项研究的负责人、阿姆斯特丹大学的博士生雅各布•范•登•艾因登(Jakob van den Eijnden)指出,我们有时会在中子星和黑洞附近发现一颗处于同一运行轨道上的“伴星”。他解释道:“伴星释放出的气体传送给了中子星或黑洞,而当这些气体物质的一部分以被接近光速的强大气流喷射出来时,就会产生壮丽的天文奇观。”

天文学家早在几十年前就观测到了这种射电喷流,但是直到这次发现为止,他们只观察到过来自磁场要微弱很多的中子星的喷流。因而,之前天文学界普遍的论断是,足够强的磁场能阻止气体物质接近中子星,从而无法形成喷流。范•登•艾因登进一步解释道:“一方面,黑洞被无可争议地认为是强大喷流的最大发射源头,即便是只能从伴星那里吸积获取少量物质时,它也能射出强劲喷流。另一方面,中子星的弱喷流只有在它以很高的速率从伴星那里吸积气体时才会变得足够明亮。我们研究的这颗中子星的磁场比太阳的磁场要强10万亿倍,因此这让我们有史以来第一次观测到来自一颗超强磁场中子星所射出的喷流。而这一发现为未来的研究揭示提供了一组全新的喷流来源。目前世界各地的天文学家都在研究这种喷流,以更好地了解它们的成因以及它们向太空释放的能量规模。”米勒-琼斯指出:“喷流在将中子星和黑洞所摄取的大量引力能量返送回周围环境中起着非常重要的作用,而这次发现来自强磁场中子星上的喷流与我们之前的理论推测大相径庭,这表明关于喷流是如何产生的,我们仍有很多未知的东西。”

科界原创  

编译:朱明逸 

审稿:三水  

责编:张梦 

期刊来源: 《自然》

期刊编号: 0028-0836

原文链接: 

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/icfr-nsj092418.php

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喷流 磁场

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