作者罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校 磁星位于NGC 253的中央部分(红色方框)，这是一个位于11度左右的明亮星系
离地球400万光年
这是迄今为止位于我们银河系外最精确的磁星位置
由于去年四月的一次短伽马射线爆发，美国宇航局的任务锁定了这个位置
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心和亚当·布洛克/莱蒙山航天中心/亚利桑那大学 除了黑洞，磁星可能是宇宙中最极端的恒星
它们的直径小于曼哈顿的长度，质量比我们的太阳大，拥有任何已知物体中最大的磁场——比冰箱磁铁强10万亿倍以上——并且每隔几秒钟就绕着它们的轴旋转
一种中子星——超新星爆炸的残留物——磁星被高度磁化，以至于即使是磁场中的微小扰动也能导致持续数周或数月的x光爆发
这些奇异的致密恒星也被认为是某些类型的短伽马射线爆发的来源:高能辐射的明亮闪光，自20世纪70年代首次被发现以来一直困扰着天文学家
在银河系中已经探测到了几个这样的巨型磁星耀斑
但是因为它们非常强烈，以至于使探测器饱和，并且星系内的观测被尘埃掩盖，加州大学伯克利分校的空间科学家凯文·赫尔利和一个国际天文学家小组一直在我们自己的星系之外寻找同样的耀斑，以求获得更清晰的视野
这45年的努力得到了回报
去年4月15日在一个星系11中探测到了一次短伽马射线爆发
400万光年之外显示了一个清晰的信号，赫尔利认为这可以帮助天文学家更容易地发现磁星爆发，并最终收集所需的数据，以检验解释磁星及其伽马射线耀斑的许多理论
加州大学伯克利分校空间科学实验室的高级空间研究员赫尔利说:“自1979年以来，我们已经发现了我们认为是四个固态的银河外巨型磁星耀斑，其中两个几乎是来自不同星系的相同爆发。”
“这让我们相信，未来可能会出现某种模板，帮助我们更快地识别它们
我希望现在速度会加快，因为我们更清楚我们在寻找什么
" 赫尔利和他的三名同事将报道由美国各种科学家发现的GRB
S
和欧洲卫星及其影响
13年，在美国天文学会年会上，在《自然》和《自然天文学》杂志上同时发表的三篇论文中
这个巨大的耀斑，编目为GRB 200415A，在不同的时间到达美国宇航局不同航天器的探测器
每一对仪器都在不同的天空区域确定了可能的位置，但是这些区域在明亮的螺旋星系NGC 253的中心部分相交
这是迄今为止为位于我们银河系之外的磁星确定的最精确的位置
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心和亚当·布洛克/莱蒙山航天中心/亚利桑那大学 巨型磁星爆发 伽玛暴是宇宙中最强大的爆炸，可以在数十亿光年之外被探测到
大多数持续时间不到两秒钟的被称为短伽玛暴的现象，发生在一对绕轨道运行的中子星相互螺旋并融合的时候
天文学家至少在2017年为一些短伽玛暴证实了这种情况，当时引力波——时空涟漪——在1.3亿光年外的中子星融合时产生，引力波到来后爆发
赫尔利说，但并不是所有的短伽玛暴都符合中子星合并的轮廓
具体来说，在我们银河系中已知偶尔表现出x光活动的29颗磁星中，有两颗产生了与这些合并产生的爆发不同的巨大耀斑
最近一次检测是在12月16日
2004年7月27日，尽管是从大约28000光年外的一颗磁星喷发出来的，但这一事件在地球高层大气中产生了可测量的变化
自20世纪70年代末以来，赫尔利一直在运行行星际网络(IPN)，这是一个24/7的努力，通过许多航天器(目前有五个，每年捕获大约325个伽马射线爆发)的数据，希望找到更多的巨型磁星耀斑
该网络是捕捉2020年4月15日耀斑的关键
凌晨4点42分
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美国东部时间周三，一束短暂而强烈的x光和伽马射线扫过火星，触发了美国宇航局火星奥德赛号宇宙飞船上的俄罗斯高能中子探测器，该探测器自2001年以来一直围绕火星运行
大约6
6分钟后，爆炸触发了美国宇航局风力卫星上的俄罗斯科努斯仪器，该仪器围绕地球和太阳之间约93万英里(1
500万公里外)
又过了4
5秒钟后，辐射穿过地球，触发了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜和欧洲航天局积分卫星上的仪器
对美国国家航空航天局尼尔·格里尔斯·斯威夫特天文台突发警报望远镜的数据进行分析后，对这一事件有了进一步的了解
这些数据显示，辐射脉冲只持续了140毫秒，一眨眼的时间
赫尔利和IPN团队成员、俄罗斯约夫研究所的德米特里·斯温金利用费米、斯威夫特、风、火星奥德赛和积分任务测量的到达时间来确定4月15日爆发的位置，该爆发被称为GRB 200415A，正好位于NGC 253的中心区域，253是一个明亮的螺旋星系，位于大约11
400万光年外的雕塑家星座
这是迄今为止为位于大麦哲伦星云之外的磁星确定的最精确的天空位置，大麦哲伦星云是我们银河系的一颗卫星，也是1979年探测到的第一颗巨型耀斑的宿主
“这是迄今为止我们银河系之外最精确定位的磁星，我们现在已经确定了它，不仅仅是一个星系，而是一个星系的一部分，在那里我们预计恒星正在形成，恒星正在爆炸
那就是超新星和磁星应该在的地方，”赫尔利说
“4月15日的事件改变了游戏规则
" 灯塔发出的闪光 由于距离的原因，在银河系内看到的巨大耀斑看起来与附近星系的有点不同
天文学家已经记录了来自银河系磁星及其卫星的巨大耀斑以一种独特的方式演化，亮度迅速上升到峰值，随后是一个更加平缓的波动发射尾部
这些变化是磁星旋转的结果，磁星的旋转反复将耀斑的位置带入和带出地球，就像灯塔一样
赫尔利说，观察这条波动的尾巴是巨型照明弹——冒烟的枪——的确凿证据
然而，对于数百万光年以外的磁星耀斑来说，这种辐射太暗，用今天的仪器无法探测到
由于这个原因，我们银河系附近的巨型耀斑可能会与更遥远、更强大的合并型伽玛暴混淆
新的观测揭示了多个脉冲，第一个脉冲仅在77微秒内出现——约为照相机闪光速度的13倍，比合并产生的最快伽玛暴的上升速度快近100倍
“我们认为，上升时间和下降时间的组合可能向我们展示了一个模板，因为我们以前已经看到过它——我们在2005年看到过它，还有另一个事件，几乎是碳拷贝
两者的能谱也相似，”赫尔利说
费米的伽马射线爆发监测仪也探测到了耀斑过程中能量的快速变化，这是以前从未观测到的
领导费米数据研究的阿拉巴马州亨茨维尔大学空间研究协会科学技术研究所的助理科学家奥利弗·罗伯茨说:“我们银河系中的巨型耀斑太亮了，以至于淹没了我们的仪器，让它们无法发现自己的秘密。”
“GRB 200415A和类似的遥远耀斑第一次让我们的仪器捕捉到每一个特征，并以无与伦比的深度探索这些强大的喷发
" 星震和磁场重联 人们对巨型耀斑知之甚少，但天文学家认为它们是磁星磁场突然重新排列的结果
一种可能性是，地表上方的磁场可能会变得过于扭曲，当它进入更稳定的形态时，会突然释放能量
磁星外壳的机械故障——恒星地震——可能会引发突然的重新配置
“我们的想法是，恒星会产生超强磁场，但是磁场会固定在地壳上，磁场会扭曲，对地壳施加压力
地壳有一个弹性极限，当你超过这个弹性极限后，它就会破裂
赫尔利说:“然后，裂缝向磁场中发出波，这些波破坏了磁场，你可以得到重新连接、能量释放和伽马射线。”
罗伯茨和他的同事说，数据显示了火山爆发期间地震振动的一些证据
研究人员说，这种发射是由以大约99%光速运动的喷射电子和正电子云产生的
发射的持续时间短，亮度和能量不断变化，反映了磁星的旋转，像汽车转弯时的前灯一样忽上忽下
罗伯茨形容它最初是一个不透明的斑点——他把它描绘成类似于《星际迷航》系列中的光子鱼雷——随着它的传播而膨胀和扩散
鱼雷也是此次活动最大的惊喜之一
伽马射线爆发监测仪记录的最高能量的x光达到了300万电子伏，大约是蓝光能量的100万倍
这颗卫星的主要仪器，大面积望远镜，也探测到了三条能量为480兆电子伏的伽马射线
30亿电子伏特(GeV)和1
7 GeV——从磁星巨型耀斑中探测到的最高能量的光
令人惊讶的是，所有这些伽马射线都是在耀斑在其他仪器中消失后很久才出现的
斯坦福大学的高级研究科学家尼古拉·奥莫代伊领导了研究这些伽马射线的LAT小组，伽马射线在19秒到4秒之间到达
主要活动后7分钟
科学家得出结论，这个信号很可能也来自磁星耀斑
磁星产生快速运动粒子的稳定流出
当这些粒子在太空中运动时，它们会冲入、减速并转移星际气体
气体堆积起来，变得加热和压缩，形成一种冲击波，称为船头冲击波，就像移动的船前面的波纹
在LAT团队提出的模型中，耀斑最初的伽马射线脉冲以光速向外传播，随后是喷出的物质云，其移动速度几乎与光速相同
几天后，他们都到达船头冲击
伽马射线穿过
几秒钟后，粒子云——现在膨胀成一个巨大的薄壳——在弓形激波处与积累的气体碰撞
这种相互作用产生了加速粒子的冲击波，在主爆发后产生最高能量的伽马射线
赫尔利说，4月15日的耀斑证明2020年和2004年的事件构成了它们自己的伽玛暴类别
位于巴吞鲁日的路易斯安那州立大学物理学和天文学助理教授埃里克·伯恩斯说:“百分之几的短伽玛暴可能真的是磁星巨型耀斑。”他领导了一项研究，该研究确定了更多的河外磁星疑点
“事实上，它们可能是迄今为止我们在银河系之外探测到的最常见的高能爆发——比超新星爆发的频率高大约五倍
" 虽然2005年M81星系和2007年仙女座星系(M31)附近的爆发已经被认为是巨大的耀斑，但他的团队发现了一个新报告的M83耀斑，也是在2007年看到的
除此之外，还有1979年的巨大耀斑以及1998年和2004年在我们银河系观察到的耀斑
“这是一个小样本，但我们现在对它们的真实能量有了更好的了解，我们能探测到它们多远，”伯恩斯说，他的研究将于今年晚些时候发表在《天体物理学杂志快报》上
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