奇耀閃爍的死星可能是磁星和脈沖星之間的缺失環節

2024-08-27科學

磁星？脈沖星？超強磁場與射電放射線並存的中子星揭示兩者潛在的中間環節

文章透過介紹天文學家剛剛觀測到的一顆磁星發出的脈沖無線電波進行研究，研究發現這與許多普通的無線電脈沖星相似，但它與其他磁陀星所看到的脈沖非常不同。並據此推測至少有一些磁星可以從脈沖星演化而來。

天文學家剛剛發現了銀河系中最稀有和最神秘的恒星之一—磁星的奇怪行為。斯威夫特 J1818.0-1607是一顆磁星，天文學家剛剛記錄了它斷斷續續發出無線電脈沖的現象。

這使它成為第五顆被探測到發射脈沖無線電波的磁星，但它的表現方式不同於其他四顆磁星。斯威夫特 J1818.0-1607的表現更像是射電脈沖星，而不是磁星。

一篇描述該事件的論文已經上傳到預印本伺服器arXiv網站，還有待同行評議。這些觀測可以幫助天文學家將這兩種死星分類之間的點聯系起來。

斯威本理工大學的天體物理學家馬庫斯·洛爾告訴【科學警報】:「我認為可以把它稱為磁星和脈沖星之間潛在的缺失環節。」

「現階段，我們對這顆新的磁星還有很多不了解的地方，但它和高磁場脈沖星之間有明顯的相似之處。」

磁星是非常奇特的小天體。它們是中子星的一個亞類，而中子星本身就是大品質恒星變成超新星後所遺留下來的密度極高的核心殘骸。

磁星的突出之處在於它們異常強大的磁場。我們不是在討論小事。這些磁場大約是地球磁場的1萬億倍，是普通中子星磁場的1000倍。至今，我們仍然不完全明白它們是如何變成這樣的。

磁星的存在也非常罕見。到目前為止，我們在銀河系中只探測到大約24顆這種極端的恒星，其中只有少數被觀測到發射無線電波。

另一方面，脈沖星則更為常見——天文學家已經發現了數千顆脈沖星。脈沖星是快速旋轉的中子星，分別從它們的兩極射出射電放射線; 當這些噴流指向地球時，它們會像宇宙燈塔一樣迅速發出脈沖，時間尺度短至毫秒。

由於脈沖星和磁星都是中子星的一種，因此人們預計它們之間會存在一些交集，但令人驚訝的是，很少發現交集。最初，人們認為這是因為磁星的磁場太強大，無法支持類似脈沖星的無線電發射。

然而，最近這種想法發生了轉變。天文學家認為，大多數磁星的無線電發射只是朝著我們看不到的方向。

「最有可能的原因是它們的無線電波束沒有穿過我們的視線，」洛爾解釋道。「這並不奇怪，因為它們緩慢的自轉周期和隨著時間的推移而高速減速的速度，使它們與其他脈沖星相比，僅擁有非常窄的射電束。」

這讓我們回到斯威夫特 J1818.0-1607。2020年3月12日，斯威夫特天文台的爆發式警報望遠鏡探測到它經歷了一次Gamma射線爆發。隨後天文學家很快對其進行了後續觀測，探測到脈沖x射線的發射。

兩天後，射電放射線被探測到，天文學家初步分析發現，斯威夫特 J1818.0-1607是迄今為止發現的旋轉速度最快的脈沖星，它也可能是最年輕的脈沖星，只有240年左右。

使用澳洲帕克斯天文台射電望遠鏡，洛爾和他的團隊再次進行了觀測。他們花了3個小時去觀測這顆恒星，發現它發射脈沖無線電波，與其他射電脈沖星沒有明顯區別。但之後他們又仔細研究了相關數據。

「乍一看，斯威夫特 J1818.0-1607發出的無線電脈沖看起來與其他四顆射電磁星發出的脈沖非常相似。它們非常窄，有時由多個毫秒長的脈沖組成。」

「然而，當我們觀察不同無線電頻率下脈沖的亮度時，我們意識到，從低頻率到高頻率時，亮度會急劇下降。雖然這與許多普通的射電脈沖星相似，但它與從其他磁星看到的脈沖非常不同。要知道在無線電光譜中，它們的亮度幾乎是恒定的。」

事實上，斯威夫特 J1818.0-1607的射電爆發與一顆脈沖星有著驚人的相似之處。2016年，一顆名為PSR J1119-6127的高磁場脈沖星經歷了一次自身的射電爆發，那次爆發的頻譜看起來與斯威夫特 J1818.0-1607的頻譜非常相似。

另外，洛爾解釋道，這兩顆恒星表現出了類似的射電增亮現象——這是一個誘人的暗示，表明它們倆射電爆發背後的機制可能是相似的。

這也表明，至少有一些磁星是由脈沖星演化而來的。但這一過程是如何進行的還尚不清楚，但這裏存在多種可能。其中旋轉速度的迅速減緩會使中子星表現出磁星的旋轉特性。而另一種情況是，坍塌的中子星可能從一開始就有類似磁星的磁場，但它被埋在超新星的後備物質之下，需要一些時間才能重新出現。

我們還需要更多的觀測結果來證實這些想法。首先我們要面臨的挑戰是，磁星很難被檢測到, 因此擴大檢測範圍是很有必要的。但是現在我們知道存在斯威夫特j1818.0 - 1607這樣介於兩者之間的恒星, 如果我們可以有更長的時間去研究, 以及更靈敏的儀器，那麽我們可以把斯威夫特j1818.0 - 1607當做了解磁星和脈沖星的橋梁。