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中子星合并产生了清纯制服学生被强奷迄今为止观测到的最亮的新星磁星

天文学与空间 2022-05-06 00:01:08

作者阿曼达·莫里斯,西北大学 这张图片显示了由两颗中子星合并而成的新星发出的光芒

基洛诺瓦的峰值亮度达到经典新星的10,000倍,它作为一个亮点(箭头所示)出现在主星系的左上角

中子星的合并被认为产生了一个磁星,它有一个非常强大的磁场

磁星发出的能量照亮了爆炸喷出的物质

信用:美国航天局,欧空局,西

方(西北大学)和T

拉斯卡(英国巴斯大学) 很久以前,在宇宙的另一端,一束巨大的伽马射线在半秒钟内释放出的能量比太阳在100亿年的生命周期内产生的能量还要多

在用光学、x光、近红外和无线电波长检查了这个异常明亮的爆发后,西北大学领导的一个天体物理学小组认为它可能发现了一颗磁星的诞生

研究人员认为磁星是由两颗中子星合并而成的,这是以前从未观察到的

这次合并产生了一颗明亮的千新星——有史以来最亮的——它的光最终在2020年5月22日到达地球

这种光最初是以伽马射线爆发的形式出现的,被称为短伽马射线爆发

领导这项研究的西北大学的方文辉说:“当两颗中子星合并时,最常见的预测结果是它们形成一颗重中子星,在几毫秒或更短的时间内坍缩成黑洞。”

“我们的研究表明,对于这次特殊的短伽马射线爆发,这个重物有可能幸存下来

它没有坍缩成黑洞,而是变成了一颗磁星:一颗快速旋转的中子星,拥有巨大的磁场,向周围环境释放能量,产生我们所看到的非常明亮的光芒

" 这项研究已经被《天体物理学杂志》接受,并将于今年晚些时候在网上发表

方是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学助理教授,也是天体物理学跨学科探索和研究中心的成员

这项研究涉及方实验室的两名本科生、三名研究生和三名博士后

一个新现象正在发生 在美国国家航空航天局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台首次探测到这种光后,科学家们很快召集了其他望远镜——包括美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜、超大规模阵列望远镜和西太平洋望远镜

M

凯克天文台和拉斯坎布雷斯天文台全球望远镜网络——研究爆炸的后果及其宿主星系

方的团队很快意识到有些事情并不合理

与x光和无线电观测相比,哈勃探测到的近红外辐射太亮了

事实上,它比预期亮10倍

英国巴斯大学的坦莫伊·拉斯卡是这项研究的共同研究者,他说:“随着数据的到来,我们对产生我们所看到的光的机制有了一个了解。”

“当我们得到哈勃的观测结果时,我们必须彻底改变我们的思维过程,因为哈勃添加的信息让我们意识到我们必须抛弃传统思维,并且有一种新的现象正在发生

然后我们必须弄清楚这对于这些高能爆炸背后的物理意义

" 磁性怪物 方和她的团队讨论了几种可能性来解释哈勃所看到的异常亮度——被称为短伽马射线爆发

研究人员认为,短时爆发是由两颗中子星合并引起的,这两颗中子星是质量相当于太阳的密度极高的物体,被压缩到芝加哥这样的大城市的体积中

虽然大多数短伽马射线爆发可能会产生一个黑洞,但在这种情况下合并的两颗中子星可能会结合形成一颗磁星,一颗具有非常强磁场的超大质量中子星

这幅插图展示了一个磁星驱动的新星的形成过程,其峰值亮度达到经典新星的10000倍

1)两颗轨道运行的中子星螺旋地越来越靠近

2)它们碰撞并融合,引发爆炸,在半秒钟内释放出的能量比太阳在其100亿年的生命周期内产生的能量还要多

合并形成了一颗更大的中子星,叫做磁星,它有一个非常强大的磁场

4)磁星将能量储存到喷射的物质中,使其在红外波长下发出意想不到的亮光

学分:美国国家航空航天局、欧洲航天局和D

播放器(STScI) “你基本上有这些固定在恒星上的磁场线,它们以每秒1000次的速度旋转,这就产生了一股磁化风,”拉斯卡解释道

“这些旋转的场线提取了合并过程中形成的中子星的旋转能量,并将该能量储存到爆炸产生的喷出物中,使物质更加明亮

" “我们知道磁星的存在是因为我们在银河系中看到了它们,”方说

“我们认为它们大多数是在大质量恒星爆炸死亡时形成的,留下了这些高度磁化的中子星

然而,有可能在中子星合并中形成一小部分

我们以前从未见过这方面的证据,更不用说在红外线下了,这使得这一发现变得特别

" 异常明亮的基洛诺瓦 千新星通常比经典新星亮1000倍,预计会伴随短伽马射线爆发

两个致密物体的合并是独一无二的,在合并过程中排出的重元素的放射性衰变产生了令人垂涎的元素,如金和铀

“到目前为止,我们只有一颗经过确认和充分采样的基连新星,”该论文的合著者、方舟子实验室的研究生吉利安·拉斯蒂涅亚德说

“因此,发现一个看起来如此不同的新的潜在千新星尤其令人兴奋

这一发现让我们有机会探索千新星及其遗留物的多样性

" 如果哈勃看到的意外亮度来自一颗将能量储存到基洛诺瓦物质中的磁星,那么,在几年内,爆发中喷出的物质将产生以无线电波长显示的光

后续的无线电观测可能最终会证明这是一颗磁星,从而导致对这类天体起源的解释

“现在我们有了一个非常聪明的候选基洛诺瓦,”拉斯蒂涅亚德说,“我对未来短伽马射线爆发和中子星合并会给我们带来的新惊喜感到兴奋

"

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