研究稱中子星碰撞可能產生了擁有極強磁場的罕見磁星
據外媒CNET報導,當兩顆中子星相撞時,可能會產生“千新星”這種暫現天文事件,它可以發出明亮、快速的伽馬射線。它還會在時空結構中產生漣漪。一項將發表在《天體物理學雜誌》上的新研究(作為預印本可在arXiv上獲得)描述了迄今為止最亮的千新星,並表明中子星碰撞有時可能會產生一種擁有極強磁場的中子星:磁星。
5月22日,美國宇航局(NASA)尼爾-蓋瑞爾斯威夫特天文台的太空望遠鏡在太空中一個極其遙遠的角落髮現了一個伽馬射線暴,被稱為GRB 200522A。科學家認為,這種類型的短爆發生在兩顆中子星碰撞時,所以當望遠鏡看到其中一顆時,就會瘋狂地爭奪電磁波譜上其他波長的觀測數據。有關的碰撞發生在大約55億年前,但我們的望遠鏡現在才接收到這些信號。
在新的研究中,研究小組將一些不同的空間和地面望遠鏡指向GRB 200522A,包括NASA的哈勃太空望遠鏡,並觀察了明亮的伽馬射線爆發後的落差。利用X射線、射電和近紅外數據,團隊能夠測量出伽馬射線暴的亮度。但有一個特別的觀測結果並不符合要求。來自哈勃的近紅外圖像顯示了一個極其明亮的暴發–比以往看到的任何一顆千億星都要亮10倍左右(儘管到目前為止只有少數幾顆被觀測到)。
“我們在一段時間內曾迷惑不解,並仔細研究了我們所掌握的所有可能的模型,”西北大學的天體物理學家、新研究的主要作者Wen-fai Fong說。“我們從GRB 200522A看到的近紅外光太亮了,無法用標準的放射性動力千新星來解釋。”
研究團隊最終確定了一個被他們稱為“磁星助推的千新星”的模型來解釋這種極端的亮度。兩顆中子星在深空碰撞,可能產生了磁星。如果得到證實,這將是天文學家首次發現這些極端恆星的誕生。
當兩個密度較大的宇宙天體– 如中子星和黑洞相互撞擊時,就會產生千新星。合併的過程會向太空中噴射出大量的亞原子物質,包括產生伽馬射線暴。Fong說,你可以把它想成是攪拌器裡的冰沙,但你忘了蓋上蓋子,”富含中子”的物質流向宇宙。
該團隊的模型表明,磁星的產生可能會給千新星事件增壓,使其遠比天文學家預測的更亮。“如果得到證實,這將是我們第一次能夠見證兩顆中子星相撞後誕生磁星,”Fong說。
但研究人員還有一些工作要做。繼續用射電望遠鏡觀測GRB 200522A將有助於更清楚地確定在伽馬射線暴周圍究竟發生了什麼。來自該事件的無線電波應該能夠證實在紅外波長下看到的東西,但這些波需要多長時間才能到達地球,這取決於GRB 200522A周圍的環境。該模型表明,在人們接收到這樣的信號之前,可能需要6年左右的時間,Fong表示,該團隊將在未來數年內監測無線電發射。
長期以來,磁星一直是神秘的宇宙星體,但在上週,天文學家已經開始對這些難以捉摸的星體有了一些了解。上週,一個天體物理學家團隊報告說,發現了銀河系內的一顆磁星的快速射電暴(FRB)。這一重大發現表明,磁星有時可能會創造出這些神秘的射電信號,不過它們是否能創造出所有的FRB,目前還沒有定論。GRB 200522A可能提供了一個再次檢驗這一假設的機會。
“如果我們能夠將FRB與GRB 200522A的位置聯繫在一起,那將是一個驚人的發現,也確實是將這一特殊事件與磁星聯繫在一起的一把煙槍,”Fong說。然而,她提醒說,如果短伽馬射線暴本身和FRB之間存在聯繫,那就令人驚訝了。但伽馬射線暴確實不斷拋出新的謎團和宇宙謎題來解決。”我研究同一種類型的爆炸已經有十年了,短伽馬射線暴仍然能給我帶來驚喜。”Fong指出。