《自然·天文學(xué)》：火山狀破裂可能導(dǎo)致磁星減速
來(lái)源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-08 13:02:16
藝術(shù)家對(duì)磁星爆發(fā)的天文印象。圖片來(lái)源：NASA戈達(dá)德太空飛行中心
（神秘的學(xué)火地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（作者：杰德·博伊德，萊斯大學(xué)）：2020年10月5日，山狀距離地球約3萬(wàn)光年的破裂一顆長(zhǎng)死恒星的尸體快速旋轉(zhuǎn)，改變了速度。磁星在宇宙的減速瞬間，它的天文旋轉(zhuǎn)速度減慢了。幾天后，學(xué)火它突然開(kāi)始發(fā)射無(wú)線電波。山狀
由于專(zhuān)業(yè)軌道望遠(yuǎn)鏡的破裂及時(shí)測(cè)量，萊斯大學(xué)天體物理學(xué)家馬修·巴林和同事們能夠測(cè)試一種新的磁星理論，即SGR 1935+2154（一種被稱(chēng)為磁星的減速高磁性中子星）罕見(jiàn)減速的可能原因。
在本月發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上的天文一項(xiàng)研究中，Baring及其合著者使用了來(lái)自歐洲航天局X射線多鏡任務(wù)（XMM Newton）和NASA中子星內(nèi)部成分探測(cè)器（NICER）的學(xué)火X射線數(shù)據(jù)來(lái)分析磁星的自轉(zhuǎn)。他們表明，山狀突然減速可能是由于恒星表面的火山狀破裂導(dǎo)致的，該破裂向太空中噴出了大量粒子的“風(fēng)”。這項(xiàng)研究確定了這樣的風(fēng)會(huì)如何改變恒星的磁場(chǎng)、播種條件，這些條件可能會(huì)開(kāi)啟隨后由中國(guó)500米口徑球面望遠(yuǎn)鏡（FAST）測(cè)量的無(wú)線電發(fā)射。
物理學(xué)和天文學(xué)教授巴林說(shuō)：“人們推測(cè)中子星的表面可能與火山相當(dāng)。”。“我們的發(fā)現(xiàn)表明，情況可能是這樣的，在這種情況下，破裂最有可能發(fā)生在恒星的磁極處或附近。”
SGR 1935+2154和其他磁星是一種中子星，是一顆在強(qiáng)烈引力下坍塌的死恒星的緊湊殘骸。磁星大約有十幾英里寬，密度相當(dāng)于原子核，每幾秒鐘旋轉(zhuǎn)一次，磁場(chǎng)是宇宙中最強(qiáng)的磁場(chǎng)。
磁石發(fā)出強(qiáng)烈的輻射，包括X射線和偶爾的無(wú)線電波和伽馬射線。天文學(xué)家可以從這些輻射中解讀出許多關(guān)于不尋常恒星的信息。例如，通過(guò)計(jì)算X射線的脈沖，物理學(xué)家可以計(jì)算磁星的旋轉(zhuǎn)周期，或者像地球在一天內(nèi)那樣計(jì)算一次完整旋轉(zhuǎn)所需的時(shí)間。磁星的自轉(zhuǎn)周期通常變化緩慢，需要數(shù)萬(wàn)年才能以每秒一圈的速度減慢。
巴林說(shuō)，閃爍是旋轉(zhuǎn)速度的突然增加，最常見(jiàn)的原因是恒星內(nèi)部的突然移動(dòng)。
他說(shuō)：“在大多數(shù)小故障中，脈動(dòng)周期變短，這意味著恒星的旋轉(zhuǎn)速度比以前快了一點(diǎn)。”。“教科書(shū)上的解釋是，隨著時(shí)間的推移，恒星的外層磁化層會(huì)變慢，但內(nèi)部未磁化的核心卻不會(huì)變慢。這會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)區(qū)域之間邊界處的應(yīng)力累積，而一個(gè)小故障則表明旋轉(zhuǎn)能量從旋轉(zhuǎn)速度較快的核心突然轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)速度較慢的地殼。”
磁星的突然旋轉(zhuǎn)減速是非常罕見(jiàn)的。天文學(xué)家只記錄了三次“反故障”，包括2020年10月的事件。
雖然小故障通常可以通過(guò)恒星內(nèi)部的變化來(lái)解釋?zhuān)葱」收峡赡軣o(wú)法解釋。Baring的理論基于這樣一個(gè)假設(shè)，即它們是由恒星表面及其周?chē)臻g的變化引起的。在這篇新論文中，他和他的共同作者構(gòu)建了一個(gè)火山驅(qū)動(dòng)的風(fēng)模型，以解釋2020年10月反小故障的測(cè)量結(jié)果。
巴林表示，該模型僅使用標(biāo)準(zhǔn)物理，特別是角動(dòng)量和能量守恒的變化來(lái)解釋旋轉(zhuǎn)減速。
他說(shuō)：“幾小時(shí)內(nèi)從恒星發(fā)出的強(qiáng)烈、大質(zhì)量的粒子風(fēng)可能會(huì)為自轉(zhuǎn)周期的下降創(chuàng)造條件。”。“我們的計(jì)算表明，這樣的風(fēng)也有能力改變中子星外磁場(chǎng)的幾何結(jié)構(gòu)。”
破裂可能是火山狀的形成，因?yàn)椤癤射線脈動(dòng)的一般性質(zhì)可能要求風(fēng)從地表的局部區(qū)域發(fā)射，”他說(shuō)。
他說(shuō)：“2020年10月的事件之所以與眾不同，是因?yàn)樵诜拦收习l(fā)生幾天后，磁星就出現(xiàn)了快速的無(wú)線電爆發(fā)，并且在此后不久就開(kāi)啟了短暫的脈沖無(wú)線電發(fā)射。”。“我們只看到了少數(shù)瞬態(tài)脈沖射電磁星，這是我們第一次看到磁星的無(wú)線電開(kāi)關(guān)幾乎與防故障同時(shí)打開(kāi)。”
巴林認(rèn)為，這一時(shí)間巧合表明，防故障和無(wú)線電發(fā)射是由同一事件引起的，他希望對(duì)火山活動(dòng)模型的進(jìn)一步研究能夠提供更多的答案。
他說(shuō)：“風(fēng)的解釋提供了一條理解無(wú)線電發(fā)射為何開(kāi)啟的途徑。”。“它提供了我們以前從未有過(guò)的新見(jiàn)解。”
