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標題: 吹泡泡的死恆星可能會產生「宇宙中最劇烈的現象」 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2024-8-11 08:33 AM 標題: 吹泡泡的死恆星可能會產生「宇宙中最劇烈的現象」

本帖最後由 jiunn36 於 2024-8-11 08:33 AM 編輯

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　　科學家們發現了更多的證據﹐將比整個星系更亮的快速能量爆炸與高磁性死星或「磁星」聯繫起來。這些中子星必須擁有足夠強的帶電粒子風才能使周圍過熱的電離氣體或等離子體的氣泡膨脹。這些爆炸或快速射電暴(FRBs)在幾毫秒內爆發和消失﹐可以在幾分之一秒內釋放出太陽在三天內釋放的能量。顯然﹐科學家們熱衷於確定這些強大能量爆炸的來源﹐但自2017年以來﹐它們的起源一直令人沮喪地難以捉摸﹐當時澳大利亞帕克斯天文台在2001年探測到第一個FRB後﹐在數據中發現了它。
　　這個來源一直難以捉摸﹐因為大多數FRB會短暫閃爍一次﹐然後消失。使這一謎團更加複雜的是﹐一個非常小的FRB樣本不止一次爆發﹐這促使科學家們問﹐重複和非重複的FRB是否可以有相同的起源﹐或者這是否是一個分叉的謎題。為了探究FRB起源的奧秘﹐一組天文學家將智利北部阿塔卡馬沙漠的甚大望遠鏡(VLT)對準了FRB 20201124A。FRB 20201124A起源於估計距離13億光年的源頭是一個特別活躍的射電暴﹐在過去幾年中經歷了幾次爆炸活動。
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　　美國國家天體物理研究所研究人員說﹕「快速射電暴是宇宙中最劇烈的現象之一﹐它提供了極端條件下的物理原理信息。總而言之﹐它們可以被視為測試我們的理論和發現新物理學的宇宙實驗室。」研究團隊可以探測到迄今為止與FRB相關的最微弱的無線電連續輻射﹐即波長範圍內的電磁輻射。這使他們能夠確認他們的「星雲模型」所暗示的FRB起源。該模型預測﹐無線電連續體是由負責爆發的中央發動機周圍的等離子體氣泡產生的﹐該氣泡被從該物體吹出的稱為「星雲風」的帶電粒子風所膨脹。
　　研究人員說﹕「這一發現使我們能夠將快速射電爆發的起源歸因於大質量恆星的殘骸。」。「我們關於與一些FRB相關的連續排放的發現使我們能夠更好地瞭解其來源的環境﹐這意味著產生爆發的中央發動機也必須能夠通過風使等離子體氣泡膨脹。到目前為止﹐解釋這些特性的最佳候選者是磁星﹐一種極磁化的中子星。」。
　　磁星和所有中子星一樣是在質量至少是太陽八倍的大質量恆星死亡時誕生的。恆星的「死亡」是在恆星花費數百萬甚至數十億年在其核心燃燒核燃料並將其轉化為更重的元素後耗盡燃料供應後發生的。這通常是當鐵被鍛造並填充核心時﹐這是一種沒有恆星能夠融合成更重元素的元素。
　　燃料供應的結束也結束了來自恆星核心的向外能量流。這種向外輻射的壓力支撐著恆星在其整個生命週期內抵抗自身重力的內力﹐使其保持微妙的平衡狀態。當這種平衡被打破時﹐恆星的核心會坍塌﹐向恆星的外層發出衝擊波。這導致這些層在強大的超新星爆炸中被炸開並分散﹐而內核則自行坍塌。結果是一個恆星殘骸﹐其質量是太陽的一到兩倍被壓縮成一個直徑約為12英里(19公里)的球體．
　　整個情況不僅會產生密度高到一茶匙重約10億噸的中子星物質﹐而且﹐就像滑冰運動員雙臂併攏以加速旋轉一樣﹐迅速縮小的半徑增加了恆星殘骸的高自旋率。因此﹐一些年輕的中子星可以每秒旋轉700次。坍縮也將垂死恆星的磁場線推到了一起。當磁力線被壓縮在一起時﹐這可以產生宇宙中最強大的磁場。有中子星擁有如此強大的磁場﹐它們有資格成為自己的天體類別。
　　如上所述﹐磁星長期以來一直被認為是重複FRB的來源﹐但科學家們還無法確定這是如何發生的。建議包括中子星內外地殼之間的差異﹐導致其「故障」或暫時加速旋轉﹐以及星震在中子星內富含中子的物質海洋中蕩漾﹐當它們破壞表面時釋放能量。
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　　　　　　　　　　　快速無線電爆發在地球上空爆發。
　　研究人員說﹕「我們於2021年4月開始觀測FRB20201124A﹐我們對VLA的深入觀測使我們能夠在無線電中檢測到它微弱的連續發射。」。「這使我們能夠擴展探測到的光度與旋轉測量﹐這是一種估計星雲模型所預見的FRB源周圍介質的磁化和電離的方法﹐證實了它的有效性。」因此﹐這項新的研究表明﹐足以使等離子體氣泡膨脹的星雲風與FRB的發射之間存在聯繫。
　　研究人員說﹕「我們的結果可以證明『磁離子介質』﹐即FRB發動機周圍的等離子體和磁場的組合﹐從而驗證了連續輻射是在其周圍產生的。」。雖然提供了加強FRB和磁星之間聯繫的證據﹐但該模型尚未回答重複和非重複FRB是否具有相同來源的問題。研究人員說﹕「這是天文學界正在調查的一個問題﹐有跡象表明﹐所有FRB都應該能夠經歷重複的爆發活動﹐但只能觀察到最強的爆發。」。「將VLA推到極限﹐我們可以感覺到﹐隨著下一代射電望遠鏡靈敏度的提高﹐可以研究更多的FRB。「我們已經開展了一項活動﹐以探測其他FRB周圍更多的『等離子體氣泡』﹐改進星雲模型並限制其物理特性。」。

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