美國國家航空航天局望遠鏡發現神秘深空信號的新線索
作者:娛樂 来源:新聞 浏览: 【大中小】 发布时间:2025-11-02 17:19:37 评论数:
在這位藝術家的概念中，一顆磁星被描繪成向太空中失去物質，這種噴射可能會導致其旋轉變慢。磁星強烈扭曲的磁場線（顯示為綠色）會影響來自該物體的帶電物質的流動，該物體是中子星的一種。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學院
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局噴氣推進實驗室：使用該機構的兩台X射線望遠鏡，研究人員能夠放大一顆死星釋放出明亮、短暫的無線電波爆發時的異常行為。
是什麽導致了來自深空的神秘無線電波爆發？天文學家可能離給出這個問題的答案更近了一步。兩台美國國家航空航天局X射線望遠鏡最近觀測到一次這樣的事件——被稱為快速射電暴——發生前後僅幾分鍾。這一前所未有的觀點使科學家們走上了更好地了解這些極端無線電事件的道路。
雖然它們隻持續幾分之一秒，但快速射電暴釋放的能量大約相當於太陽一年的能量。它們的光也形成類似激光的光束，將它們與更混亂的宇宙爆炸區分開來。
因為爆發非常短暫，通常很難確定它們來自哪裏。在2020年之前，那些被追蹤到其源頭的恒星起源於我們銀河係之外——對天文學家來說太遠了，無法看到是什麽創造了它們。隨後，一場快速射電暴在地球的主星係爆發，起源於一種名為磁星的密度極高的物體——一顆爆炸恒星的坍塌殘骸。
2022年10月，同一顆磁星——稱為SGR 1935+2154——產生了另一次快速射電暴，這一次由美國國家航空航天局在國際空間站上的NICER（中子星內部成分探測器）和低地球軌道上的NuSTAR（核光譜望遠鏡陣列）進行了詳細研究。望遠鏡觀察磁星數小時，捕捉到快速射電暴前後源物體表麵及其周圍發生的情況。2月14日發表在《自然》雜誌上的一項新研究描述了這些結果，這是美國國家航空航天局望遠鏡如何合作觀察和跟蹤宇宙中短期事件的一個例子。
爆發發生在兩次“故障”之間，當時磁星突然開始加速旋轉。據估計，SGR 1935+2154直徑約為12英裏（20公裏），每秒旋轉約3.2次，這意味著其表麵以約7000英裏/小時（11000公裏/小時）的速度移動。減慢或加快它的速度都需要大量的能量。這就是為什麽研究作者驚訝地發現，在故障之間，磁星在短短9個小時內減速到低於故障前的速度，比磁星中觀察到的速度快100倍左右。
“通常情況下，當故障發生時，磁星需要幾周或幾個月才能恢複正常速度，”台灣國立彰化教育大學的天體物理學家、新研究的主要作者胡金平說。“所以很明顯，這些物體發生的事情比我們之前想象的要短得多，這可能與射電暴產生的速度有關。”
旋轉周期
當試圖拚湊出磁星如何產生快速射電暴時，科學家們有很多變量要考慮。
例如，磁星（中子星的一種）密度非常大，一茶匙的磁星物質在地球上的重量約為10億噸。如此高的密度也意味著強大的引力:一顆棉花糖落到一顆典型的中子星上會產生早期原子彈的衝擊力。
強大的引力意味著磁星表麵是一個不穩定的地方，定期釋放X射線和高能光的爆發。在2022年發生快速射電暴之前，磁星開始釋放X射線和伽馬射線（甚至更高能的光波長）噴發，這些射線是在高能太空望遠鏡的外圍視野中觀察到的。這種活動的增加促使任務操作員將NICER和NuSTAR直接指向磁星。
該研究的合著者、馬裏蘭大學帕克學院和美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的科學家Zorawar Wadiasingh說:“在這次故障之前發生的所有X射線爆發，原則上都有足夠的能量產生快速射電暴，但它們沒有。”“因此，在經濟放緩期間似乎發生了一些變化，創造了一係列合適的條件。”
SGR 1935+2154還可能發生了什麽事情來產生快速射電暴？一個因素可能是磁星的外部是固體，高密度將內部擠壓成一種叫做超流體的狀態。偶爾，兩者會不同步，就像水在旋轉的魚缸裏晃蕩一樣。當這種情況發生時，流體可以向地殼輸送能量。論文作者認為這可能是導致快速無線電爆發的兩個小故障的原因。
如果最初的故障導致磁星表麵出現裂縫，它可能會像火山爆發一樣將恒星內部的物質釋放到太空中。失去質量會導致旋轉的物體減速，因此研究人員認為這可以解釋磁星的快速減速。
但是，由於隻實時觀察了其中一次事件，該團隊仍然無法確定這些因素中的哪一個（或其他因素，如磁星的強大磁場）可能導致快速射電暴的產生。有些可能根本與爆炸無關。
“毫無疑問，我們觀察到了一些對我們理解快速射電暴很重要的東西，”戈達德太空中心的研究員、專門研究磁星的NICER科學團隊成員喬治·尤恩斯說。“但我認為我們仍然需要更多的數據來完成這個謎團。”
關於任務的更多信息
NuSTAR是加州理工學院領導的一項小型探索任務，由南加州美國國家航空航天局噴氣推進實驗室為該機構的科學任務理事會管理，是與丹麥技術大學和意大利航天局（ASI）合作開發的。該航天器由弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司製造。NuSTAR的任務操作中心位於加州大學伯克利分校，官方數據檔案位於美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的美國國家航空航天局高能天體物理科學檔案研究中心。意大利航天局提供該任務的地麵站和鏡像數據檔案。加州理工學院為美國國家航空航天局管理JPL。
有關NuSTAR任務的更多信息，請訪問:https://www.nustar.caltech.edu/
機遇號天體物理探測器NICER是國際空間站上的外部有效載荷。NICER由美國國家航空航天局的戈達德太空飛行中心管理和運營；其數據存檔在美國國家航空航天局的HEASARC。美國國家航空航天局的探索者計劃利用太陽物理和天體物理科學領域創新、高效的管理方法，為從太空進行世界級科學研究提供頻繁的飛行機會。
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