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研究人员捕捉到中子星巨大喷发中的高频振荡

天文学与空间 2022-12-09 00:01:00

由Asociacion RUVID编写 信用:Pixabay/CC0公共领域 一个有瓦伦西亚杰出参与的国际科学团体首次测量了磁星在最剧烈时刻的亮度振荡

在仅仅十分之一秒的时间里,磁星释放的能量相当于太阳在10万年内产生的能量

多亏了巴伦西亚大学图像处理实验室(IPL)开发的人工智能系统,这次观测是在没有人工干预的情况下进行的

在中子星中,直径约20公里、质量可达地球50万倍的天体是磁星,这是已知磁场最强的一个小群体

这些物体,其中只有30个是已知的,遭受猛烈的喷发,由于它们意想不到的性质和持续时间只有十分之一秒,仍然鲜为人知

探测它们是科学和技术的挑战

在过去的20年里,科学家们一直想知道磁星中是否存在高频振荡

该团队最近在《自然》杂志上发表了他们对磁星爆发的研究

他们测量了磁星在最剧烈时刻的亮度波动

这些事件是理解巨型磁星爆发的重要组成部分

这项工作是由巴伦西亚大学的六名研究人员和西班牙合作者进行的

首席研究员阿尔贝托·J说:“即使在非活动状态下,磁星的亮度也可能比我们的太阳高10万倍,但在我们研究的闪光情况下——grb 2001415——释放的能量相当于我们的太阳在10万年内辐射的能量。”

卡斯楚-提拉多,来自国际宇航科学院-CSIC

“磁星的爆炸持续了大约十分之一秒,于2020年4月15日在疫情中部被发现,”紫外线天文和天体物理学教授、图像处理实验室(IPL)研究员、文章的合著者和国际空间站上探测到火山爆发的仪器ASIM的建筑师之一维克多·雷格罗说

“从那以后,我们开展了非常紧张的数据分析工作,因为它是一颗10 ** 16高斯的中子星,位于另一个星系中

一个真正的宇宙怪物

科学家认为磁星的爆发可能是由于其磁层的不稳定性,或者是地壳中产生的一种“地震”,地壳是一个大约一公里厚的刚性和弹性层

阿尔贝托·J解释说:“不管触发因素是什么,都会在恒星的磁层中产生一种波——阿尔芬波,这种波在太阳中是众所周知的,它们相互作用,耗散能量。”

卡斯特罗-提拉多

根据这项研究,在喷发中探测到的振荡与阿尔芬波相互作用产生的辐射是一致的,阿尔芬波的能量被地壳迅速吸收

因此,在几毫秒内,磁重联过程结束,因此在GRB2001415中检测到的脉冲消失3

主脉冲后5毫秒

对这一现象的分析使得有可能估计这次喷发的体积与中子星本身的体积相似甚至更大

国际空间站上的ASIM仪器探测到了这次喷发

ASIM是七架望远镜中唯一一架能够在没有饱和的情况下记录整个能量范围内喷发主要阶段的望远镜

该科学团队能够解决该事件的时间结构,这是一项真正复杂的任务,需要一年多的时间进行分析,只需两秒钟,在此期间收集数据

大气空间相互作用监测器(ASIM)是由丹麦、挪威和西班牙开发的欧空局飞行任务,自2018年以来一直在国际空间站运行,由研究人员托尔斯滕·内乌伯特(丹麦技术大学)、尼古拉·奥斯特加德(挪威卑尔根大学)和维克多·雷古罗(西班牙巴伦西亚大学)监督,他们组成了ASIM设施科学小组

ASIM的目标是监测地球大气层中从光学到伽马波长为40兆电子伏的暴力现象,该望远镜自2018年6月以来一直在开展这项活动

它已经探测到1000次伽马射线爆发

“考虑到这些现象是不可预测的,ASIM完全自主地决定什么时候发生了什么,并将数据发送到哥本哈根、卑尔根和巴伦西亚的科学数据中心的不同中心,”维克多·雷古罗解释说

从信号分析的角度来看,检测GRB2001415中的准周期振荡是一个相当大的挑战

“困难在于信号的短暂性,其幅度迅速衰减并嵌入背景噪声中

而且,由于它是相关噪声,很难区分它的信号,”雷古罗说

人工智能系统,加上复杂的数据分析技术,使得研究人员能够探测到这一壮观的现象

虽然这些喷发已经在银河系中30个已知磁星中的两个和附近的其他星系中被探测到,但GRB2001415是迄今为止捕捉到的最遥远的磁星喷发,位于大约1300万光年之外的雕刻家星系群中

“从长远来看,磁星似乎想从它的宇宙孤独中向我们表明它的存在,用十亿个太阳的帕瓦罗蒂的力量在千赫中歌唱,”雷古罗说

根据论文作者的说法,这次喷发为理解中子星内部和周围是如何产生磁应力的提供了一个重要的组成部分

对附近星系磁星的持续监测将有助于理解这一现象,也将为更好地理解快速射电爆发铺平道路,这是目前天文学中最神秘的现象之一

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