magnetar(种子搜索引擎 磁力岛)
xj 2023-04-07
三万光年外磁星爆发耀眼光环如太空烟火
天文学家曾利用美国宇航局的“雨燕”(Swift)卫星和费米伽马射线太空望远镜(Fermi Gamma Ray Space Telescope),观察距离地球30000光年的一个恒星残余物中频繁发生的一些高能伽马射线爆发,这种爆发宛如天国烟火。这些美丽的天上“烟火”是从一种被称作“软γ 射线复现源”(soft-gamma-ray repeater)的,非常罕见的中子星中发出的。这种天体会时不时地喷发出一系列X射线和伽马射线。
这个天体位于南天的矩尺座,人们早就知道它是一个X射线源。在过去的两年间,天文学家已经鉴别出它发出的脉冲射电和X射线信号。2008年10月3日,它产生一系列规模不大的爆发,之后经历一段平静期,然后在2009年1月22日重新爆发,且强度激增。
因其重新爆发,天文学家将这一天体归为“软 γ 射线复现源”(soft-gamma-ray repeater),这类天体至今仅发现了6颗。2004年,另一颗“软 γ 射线复现源”产生的超强爆发,从50000光年外对地球上层大气产生显著影响。科学家认为,这一辐射源是一颗高速旋转的中子星——一颗非常致密,像城市一样大的超新星遗骸。虽然它的直径仅有12英里,但是它的质量超过太阳。这一天体被编号为SGR J1550-5418。
虽然中子星一般都拥有强大的磁场,但是一个中子星群体可以展现出比单个中子星强1000倍的磁场强度。这些所谓的“磁星”(magnetar)在宇宙中拥有最强的磁场。SGR J1550-5418每2.07秒旋转一周,是世界上旋转速度最快的磁星。天文学家认为,磁星通过它们磁场里的强大能量,为它们的爆发供能。
2004年,地球曾遭遇巨型“耀斑”袭击,一次来自宇宙深处的高能伽马射线暴轰击了地球大气。那一次轰击前所未有,其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量。 这一事件发生在2004年12月27日,它来自一类中子星:磁星。这种中子星具有超强的磁场,这次爆发的这颗位于银河系的另一端。发生爆发的磁星编号为SGR 1806-20,它也被称为“软伽马射线复现源”,通常这类天体辐射集中在低能伽马射线波段,但当其磁场发生重置时,便会发生强烈能量爆发。它距离地球达5万光年,但它巨大的威力使人们在地球上甚至用肉眼都能看见。
美国宇航局表示,这一事件能量极高,其产生的射线轰击地球高层大气,造成大气分子电离发光。强烈的射线对数千颗在地球轨道运行的卫星造成影响,并使地球外层大气发生电离并发光。根据美国宇航局的说法,这一爆发在伽马射线波段的亮度甚至超过满月,是有史以来在太阳系之外记录到的“最明亮的东西。”当然肉眼是无法感觉到这种亮度的,因为肉眼无法看见伽马射线,并且地球大气对于伽马射线具有强烈的拦截作用。
“不管是对于天文学家还是中子星,这种事件可能一生都只会发生一次,”大卫·帕尔默(David Palmer)博士说。他来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室。 “在过去的35年间,我们仅仅记录到另外两起这样的类似案例,而这一次爆发的能量是另外两次的100倍。”
由于它距离遥远,此次爆发不会对地球构成大的威胁,但如果它离我们再近一些,它将是致命的。即便它们只是离我们十几光年远,磁星也将造成严重的问题。而据天文学家们估计,我们的银河系中存在大量这种天体,只是能级可能稍低一些。
不过,“相比2004年12月27日的那次,两外两次爆发简直就是小儿科,”布里亚·冈瑟勒(Bryan Gaensler)博士说。他来自马萨诸塞州哈佛-史密松天体物理中心。“如果它距离我们10光年以内,它将严重损害地球的大气层。 然而幸运的是,所有我们已发现的磁星都位于相当遥远的地方。
2008年3月19日曾发生过一次爆发方向几乎正对地球的事件,爆发源是GRB 080319B。但GRB 080319B属于超大质量恒星核心塌缩成黑洞时候,所释放出的高能伽马射线暴,强度和能量都远远不是磁星的“软伽马射线复现源”所能够相提并论的。
[img]天文新发现:第25颗磁星?比黑洞还罕见的天体,究竟长什么样子?人类所能观测到的第25颗新磁星,火辣出炉!
美国 距地约600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 Swift J1555.2-5402 。
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 2004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 (Einstein Probe, 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!
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 Neutron Star ,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 !
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 1000倍 ,是地球磁场的 1000万亿倍 。
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 1000亿倍 。比如, 52KG 的你,若去到这星球表面将重达 52000亿公斤 ,而在地球上,世界最大的人造物体——长城,也仅仅重 526亿公斤 ,也就是说,你的重量若去到这星球上,将近是 100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!
#全能创作者#
参考文献:
1、《科学24小时》 2021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,Astronomers May Have Just Detected a New Magnetar
什么叫做磁星?磁星”(Magnetar)是中子星的一种,它们均拥有极强的磁场,透过其产生的衰变,使之能源源不绝地释出高能量电磁辐射,以X射线及伽玛射线为主。磁星的理论于1992年由科学家罗伯特·邓肯(Robert
Duncan)及克里斯托佛·汤普森(Christopher
Thompson)首先提出,在其后几年间,这个假设得到广泛接纳,去解释软伽玛射线复发源(soft
gamma
repeater)及不规则X射线脉冲星(anomalous
X-ray
pulsar)等可观测天体。
百度的
自己查
在茫茫宇宙里,最强的磁体到底是什么?谢邀。
我们在平时的生活中,会经常接触到有磁性的物体,最常见的就是磁铁。在物理课上,老师也会讲一些和电磁力相关的问题,做一些相关的演示实验。
其实,我们平时的生活就位于一个巨大的磁场中,那就是地球的地磁场。根据科学家的研究,地球的核心有一些熔融的铁和镍等金属物质,它们的流动就会形成地球磁场。
不仅地球,其他的天体也可以有磁场。比如八大行星中的木星,不仅质量和体积都无与伦比,连磁场也是最强大的。科学家指出,地磁场赤道附近约0.035 mT(毫特斯拉,一种磁场强度单位),在两极附近约0.07 mT。相比之下,木星的磁场可以达到0.42-1.4 mT,至少比地球强10倍!
要说太阳系内磁场最强的,那就当属太阳了。和整体的磁场相比,太阳活动的局部磁场更值得注意。例如太阳黑子,甚至可以达到300-400 mT,和它相比,地球磁场简直就是微不足道。
不过,要说在宇宙中磁场最强的, 绝对可以用恐怖来形容,甚至科学家都将它命名为磁星。磁星的本质,其实是中子星,只不过是比较特殊的一种。由此可知,磁星的直径也不会很大,大概也就是10公里左右的样子。但是,它的密度非常惊人,一个黄豆粒那么大的中子星物质就有一亿吨那么重!
宇宙中的中子星也不在少数,其中有两种特殊的中子星特点非常鲜明——
脉冲星:自转速度极快,甚至可能不用1毫秒就能完成一次自转,同时会向宇宙中发射脉冲信号;
磁星:顾名思义,磁场极其强大,甚至堪称恐怖。
1992年的时候,科学家罗伯特·邓肯和克里斯托佛·汤普森
首次提出磁星的概念,并且很快就被其他科学家所接受。这种天体的磁场令人震惊,最高甚至可以达到1000亿T,相当于地球磁场的上万亿倍!如果在38万公里以外的月球位置上放一颗磁星,那么它就可以让地球上所有的银行卡都消磁!
目前来说,科学家们发现的磁星也不是很多,关于它还有很多的未解之谜等着科学家去探索。至于宇宙中是否有比磁星更加强大的磁场,目前还不得而知,不过我们倒是期待发现更加令我们震惊的天体。不过,这样的天体,离我们越远越好……
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