天文学家,最近又有新发现了?
人类所能观测到的第25颗新磁星,火辣出炉!
美国距地约公里的太空上,雨燕卫星配备的仪器——爆发警示望远镜(BAT),在6月3日观测到了,我们的银河平面附近,发生了一次短暂的x射线爆发。
而这一现象,也引起了天文物理学家们的警觉。然后,锁定于该坐标区域,展开了后续的观察和分析,最终他们证实,x射线的爆发,是由一颗以前未知的磁星发射出来的,而它也顺势被命名为SwiftJ.2-。
当然,它是否是真正属于人类的第25颗磁星,还需经全世界天文专家们一个完整的分析与验证过程。这依然是一个悬而未决的事情。同时,大家也很期待对这个新发现的天体,有更多的了解,希望通过它,能让我们获得更多关于磁星的,任何新的信息。
因为,每一颗新磁星的发现,对于天文学领域,都是一件大事!
不仅因为,磁星,是除黑洞、暗物质之外,当今最热的天体物理研究课题之一。更鉴于,人类目前的在银河系中,能确定的磁星数量,是如此之少,所以,任何新增的磁星的发现,都有可能极大地增加我们对这些神秘天体的了解。
为了抢先找到这些神秘的天体,美国NASA,早在年,就发射了这一颗专门用于观测伽玛射线暴的天文卫星——雨燕卫星。
它身上搭载的3台主要仪器设备:爆发警示望远镜(BAT)、X射线望远镜(XRT)和紫外/光学望远镜(UVOT),分别工作在伽玛射线、X射线、紫外线以及可见光多个波段,然后用不同的原理,完成对伽玛射线暴的预警发现,然后锁定其位置,并完成对其在光学波段的余辉进行成像,完成对其亮度和光谱、以及长时间光变曲线。
而在中国,也存在着这样的一颗探测卫星——爱因斯坦探针卫星(EinsteinProbe,EP),同样能通过全天监测,完成对磁星的X射线爆发现象的锁定与探测,在EP运行超过3年的时间里,我们同样至少新发现了3颗新磁星,如今也一直对监测已知24颗磁星的可能活动轨迹,进行全天候监测。
聊到这里,很多人也估计很好奇:天文学家,为什么这么热切,去探寻磁星背后的真相呢?到底核算出磁星的数目,发现这些神秘的天体,有什么重要的意义么?
中国科学院的天文专家们,给大家答疑了:通过这些监测,不仅帮助人们完成磁星数目的估算、也能科学地理解恒星演化和超新星爆发,还可对磁星的辐射机制和背后的物理特性与过程。另外,宇宙这些天体的突变活动,也能帮助理解专家们,挖掘出此类现象的物理本质。
因为,据主流的科学学术推测:磁星,不仅是一种非常诡异的天体,虽本质上是中子星,但形态上却比较特殊。而人们认为,在那些能够变为中子星的大质量恒星(最初的质量,至少是太阳的8~30倍的恒星),这类恒星,在其生命末期——超新爆炸后,估计约有10%的概率,它的恒星核心会坍缩化为磁星。
可实际观测呢?在我们探测到的茫茫宇宙中,磁星却是非常罕见的......哪怕到现在为止,能被大家认可,并确定下来的也仅仅24颗,这个量级,甚至比起那无法直接观测的黑洞,所能发现的数量还少!
那究竟,它是一种什么样的存在呢?
顾名思义,磁星,就是具有超强磁场的中子星,与一般的中子星最大的区别是,它能向外发射X射线或宇宙中最强的伽马射线。
所以,磁星会有几个非常明显的特点:高密度、超强重力、高速自转,诞生之时还能像灯塔那样高频地向外发出一种窄辐射脉冲光束,且具有很强的磁场强度。
了解它,你得先搞清楚:什么是中子星NeutronStar,为什么会叫中子星呢?
在宇宙世界中,你所看到的一切物质,其实是由一个个不同的化学分子所构成,而每个分子则是由各种元素组合而成,每一种元素的最小化学性质构成单位,则是每一颗原子。而每一颗原子,则由位于原子中心的原子核和若干围绕它旋转的电子所组成。
这场景,是不是很熟悉呀?
没错,原子核就像是我们太阳系的太阳,而若干电子,就像围绕太阳旋转的行星......且这个原子核还占据着每个原子重量的99.95%的原子质量以上!而原子核,则是受核力影响由质子和中子(两种重子)构成。中子和质子又进一步由夸克构成......
简单梳理一下,世界上,你看到的物体,其实它们的排列组合,追物溯源:物质→分子→元素→原子→原子核→重子→夸克......
可若我们,把每一个原子比作为一个足球场的话,则原子核的就如同一颗玻璃弹珠,位于足球场的正中心,而电子,则依然以你肉眼不可见般存在,分布在这足球场的最边缘。
从这个角度来看,你会发现,只要有足够的外界压力,我们所有的物质,都有着大量的“空旷”的区域,可压缩......
想象一下,若原子的“每个足球场的空间”,都无缝隙地塞满了玻璃弹珠大小的中子,那就意味着中子星的诞生了!
而磁星的诞生记,往往更具挑战性
首先,恒星超新星爆炸过程,在彻底炸掉它们的外部物质同时,它的核心也会坍缩成宇宙中密度最大的物体——至少约是太阳质量的两倍,挤成一个直径仅20公里的球体。
其次,这些磁星,几乎在坍缩的瞬间,会形成一个超级强大的磁场——约是普通中子星的倍,是地球磁场的万亿倍。
这个超强磁场,会有多犀利?哪怕你隔着半个地球到月亮的距离,它的强大磁场,都能在瞬间把你手中银行卡的磁性吸得一干二净。正由于这样超强磁场的存在,客观上也造就了它的神秘——很难被探测到!因为一般的电磁光波,几乎很难逃离,而进入21世纪后,人们之所以能发现它,并把它推到聚光灯之下,是因为人们探测到这种特别形态的中子星,能释放出一种强大的无线电信号,称为快速无线电爆发,它的出现,也一点点让人们获得捕捉这神秘天体的重要法门之一。
接着,它还会拥有超强的密致结构!在人们所认知的宇宙天体家族中,一般谁最粗暴?那非黑洞莫属,因为凭借着庞大的质量与引力,它总能粗暴地把身边所有物质都吞噬,包括光!那无限大的引力,为什么会存在,究其根本是因为那几乎无限大的密度!
而我们认识的磁星,这类特殊形态的中子星,也拥有着类似黑洞这样的品质,光从密度的角度来看,它不愧为仅次于黑洞,成为那第二“厉害”的天体。你想象一下:若把平均个头4吨重,然后足足1亿头的大象,全压缩在那粒1立方厘米的方糖中,这个密度水平,是多可怕的一个量级。
所以,不难理解,这样密度仅直径20公里的星体,会有多庞大的引力。同样质量不变的你,若有机会站在这样的一颗星球表面,你的重量会比地球上重上亿倍。比如,52KG的你,若去到这星球表面将重达亿公斤,而在地球上,世界最大的人造物体——长城,也仅仅重亿公斤,也就是说,你的重量若去到这星球上,将近是座长城的重量。
然后,在化身为磁星的过程中,它会瞬间加速......
任何一颗磁星,它的前身都是一颗超大型的“太阳”,一般来说,它的自转一圈约几周时间,可一旦坍缩成那颗20公里的星球呢?它的转动速度会“提速”到每秒至少几圈到几百圈,这个原理也不复杂,就像花样滑冰的运动,要做转体运动时,只要将打开的双臂收抱胸前就可实现“加速”的原理一样......
而加速后的它,也顺理成章成为一颗脉冲星?
因为,磁星已被验证,会发出窄辐射的光束,这些以x射线为主体的光束,会不会随同星体一起高速旋转,这情景有点像我们的灯塔原理那样?
而在我们的探测卫星上,也会观测到这是一组脉冲光信号。但它又不能像一般的脉冲中子星那样,会极其稳定!
虽然,同是中子星家族一样高速旋转的成员,却又一般中子星很明显的区别,它所发射的辐射光束,是伽马射线。而脉冲星呢?在多数情况下能发射出无线电波和微波。且相比磁星,脉冲星的发射是有规律的,几乎可以作为精确宇宙钟的脉冲信号,不像磁星那样,突然发射一阵子就结束了。
但,也由于磁星的磁场,会比一般中子星的磁场高上千倍。所以,在它诞生时,就会产生大规模的能量爆发。宇宙中出现一次性的快速射电暴,这往往就预示着磁星的诞生!
这种磁场,将密度极高的星球紧紧包围,可能会导致星球上地壳的断裂,而断裂会产生巨大的能量输出,这就是磁星上的地震。短期内不断重复的射电暴,可能就是磁星的余震。
同时,磁星在超强引力(向内)、超强磁场力(向外),两种力量的角力下,也会造就星体的壳体的不稳定。形象点理解,就像我们在地球全球范围的大规模地震一样!而这样的狂暴的行为,不仅会一直扭曲、改变着磁星的形状与外形,偶尔还会产生巨大的星震和巨大的磁星耀斑。
这些行为,也会导致强大的能量释放,也会极其容易地造就巨大能量的X射线爆发!哪怕我们与它相隔几万光年,将近半个星系,一次强度极大的星震,还有可能会导致我们的太空望远镜,这些精密仪器的“眼睛”被灼伤......
甚至有人还猜测过,地球上几次突如其来的生物大灭绝,会不会也跟这些太空深处遥远的磁星,在瞬间爆发出强大的射电暴所致?
但这些理论,都需要人们去发现更多的磁星,在不断的数据累积下,我们才能真正破解这深藏于宇宙中的神秘真相!
参考文献:
1、《科学24小时》年第5期P27-29页,磁星悄然登场;
2、《中国科学》,爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙专题,探测磁星的爆发;
3、sciencealert,AstronomersMayHaveJustDetectedaNewMagnetar