快速射电暴(FRB)是宇宙中最神秘的现象之一。 它们是极其强大的无线电波闪光,仅持续几分之一秒,但一年内可以释放出与太阳一样多的能量。 它们还形成类似激光的光束,这与更混乱的宇宙**不同。
十多年来,科学家们一直对这些难以捉摸的信号的起源和性质感到困惑。 到目前为止,大多数探测到的FRB都来自遥远的星系,因此很难确定它们的确切**以及原因。 然而,在 2020 年,天文学家从我们的银河系中探测到了第一个 FRB,并将其追踪到一颗称为磁星的死星。
磁星是超新星中大质量恒星的残余物。 它非常密集,直径约12英里(20公里),并具有很强的磁场。 它旋转也很快,大约 32 次,有时会经历其旋转速率的突然变化,称为毛刺。 这**简要介绍了磁星的诞生。
2022 年 10 月,一颗名为 SGR 1935+2154 的磁星发射了另一个 FRB,该 FRB 被两台 NASA X 射线望远镜捕获:国际空间站上的 NICER(中子星内部成分探测器)和低地球轨道上的 NuStar(核光谱望远镜阵列)。 这些望远镜在FRB之前和之后观察了磁星数小时,为磁星表面和周围发生的事情提供了独特的视角。
发表在《自然》杂志上的研究结果表明,当磁星突然加速然后减速时,FRB发生在两个毛刺之间。 研究人员惊讶地发现,磁星在九小时内减速到比故障前更慢的速度,或者比磁星快100倍左右。
通常,当故障发生时,磁星需要数周或数月才能恢复到正常速度,“台湾国立彰化教育大学的天体物理学家、该研究的主要作者Chin-Ping 胡说。 “很明显,这些物体发生在比我们以前想象的要短得多的时间尺度上,这可能与无线电暴产生的速度有关。
SGR 1935+2154对FRB的观测是详细研究这些神秘事件的难得机会。 它还展示了美国宇航局的望远镜如何协同工作以跟踪宇宙中的短暂事件。
然而,FRB的谜团仍有待解开。 科学家们必须了解磁星如何产生这些强大的射电闪光,以及是否所有的FRB都来自磁星或其他**。 他们还必须了解导致磁星故障的原因以及它们如何影响磁场和发射。
一个可能的线索是,FRB发生在磁星上强烈的X射线和伽马射线活动期间,这可能表明其内部结构或磁场的变化。
原则上,在这次失败之前发生的所有X射线暴都有足够的能量来产生快速射电暴,但事实并非如此,“该研究的合著者Zorawar Wadiasingh说,他是马里兰大学帕克分校和美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究科学家。 “因此,在经济放缓期间,似乎发生了一些变化,创造了合适的条件。
另一个可能起作用的因素是固体地壳和磁星的超流体内部之间的相互作用。 磁星的高密度将内部的材料压碎到可以无摩擦流动的状态,就像水在旋转的鱼缸内摇晃一样。 有时,地壳和超流体不同步,超流体将能量传递到地壳,导致地壳开裂或变形。
*在作者看来,这可能导致FRB故障。 如果最初的失败在地壳中造成裂缝,它可能会将一些物质从磁星内部释放到太空中,就像火山喷发一样。 这将减少磁星的质量和角动量,使其减速更快。
然而,由于只实时观察了其中一个事件,该团队仍然无法确定哪些因素(或其他因素,例如磁星的强磁场)可能有助于FRB的产生。 有些可能根本不与突发有关。
毫无疑问,我们已经观察到了一些对我们理解快速射电暴很重要的东西,“戈达德的研究员乔治·尤尼斯说,他是专门研究磁星的NICER科学团队的成员。 “但我认为我们仍然需要更多的数据来完成这个谜团。
SGR 1935+2154 FRB的发现为这些宇宙谜题的物理学打开了一扇新的窗口。 它还显示了美国宇航局的X射线望远镜捕捉和研究这些转瞬即逝的事件的潜力。
研究人员希望继续用Niker、Nustar和其他望远镜监测磁星,以寻找更多关于它们的行为和与FRB联系的线索。 他们还希望从其他**中探测更多的FRB,并比较它们的特性和**。
通过结合不同波长和不同仪器的观测结果,科学家们希望揭开这些神秘射电闪光的秘密,并更多地了解它们诞生的极端环境。
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