引力波发现卓越中心 艺术家对活跃的磁星斯威夫特J1818的印象
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荣誉:卡尔·诺克斯，奥格拉夫
来自ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)和CSIRO的天文学家刚刚观察到一颗射电大磁星的奇怪的、前所未见的行为——这是一种罕见的中子星，也是宇宙中最强的磁体之一
他们的新发现发表在今天的《皇家天文学会月报》上，表明磁星拥有比以前认为的更复杂的磁场，这可能会挑战它们是如何随着时间的推移而诞生和演化的理论
磁星是一种罕见的旋转中子星，拥有宇宙中最强的磁场
天文学家在银河系及其周围只探测到30个这样的物体——其中大部分是在高能爆发后由x光望远镜探测到的
然而，一些磁星也发射出类似于脉冲星的无线电脉冲——磁星的弱磁性近亲，它们从磁极产生无线电波束
追踪这些射电大磁星的脉冲如何随时间变化，为了解它们的演化和几何形状提供了一个独特的窗口
2020年3月，一种新的磁星命名为Swift J1818
0-1607(简称J1818)是在它发出明亮的X射线爆发后被发现的
快速跟踪观测发现了来自磁星的无线电脉冲
奇怪的是，来自J1818的无线电脉冲的外观与从其他无线电高磁星探测到的非常不同
来自磁星的大多数无线电脉冲在很宽的观测频率范围内保持一致的亮度
然而，来自J1818的脉冲在低频比高频亮得多——类似于在脉冲星中看到的情况，脉冲星是另一种更常见的放射中子星
为了更好地理解J1818将如何随着时间的推移而演变，一个由ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)的科学家领导的团队在2020年5月至10月间，使用巴夏礼宇宙航空研究开发机构的射电望远镜(也称为Murriyang)对其进行了八次观测
在此期间，他们发现磁星经历了短暂的身份危机:5月份，它仍在发射以前检测到的不寻常的脉冲星样脉冲；然而，到了6月，它开始在明亮和微弱的状态之间闪烁
这种闪烁行为在7月达到顶峰，当时天文学家看到它在脉冲星样和磁星样无线电脉冲之间来回闪烁
“这种奇怪的行为从来没有在其他任何一个收音机音量很大的磁星上出现过，”这项研究的主要作者、史文朋大学/美国科学与工业研究组织博士解释道
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学生马库斯·洛
“这似乎只是一个短暂的现象，因为根据我们的下一次观察，它已经永久地进入了这个新的类似磁星的状态
" 科学家们还寻找不同无线电频率下的脉冲形状和亮度变化，并将他们的观察结果与一个有50年历史的理论模型进行比较
这个模型根据脉冲星偏振光的扭曲方向来预测脉冲星的预期几何形状
“根据我们的观察，我们发现J1818的磁轴与其旋转轴不一致，”罗勒说
“相反，发射无线电波的磁极似乎在南半球，位于赤道正下方
大多数其他磁星的磁场与它们的自旋轴对齐或者有点模糊
这是我们第一次明确看到磁极错位的磁星
" 值得注意的是，这种磁性几何结构在大多数观测中似乎是稳定的
这表明脉冲轮廓的任何变化仅仅是由于中子星表面上方发射的无线电脉冲高度的变化
然而，2020年8月1日的观察是一个奇怪的例外
“我们对这个日期的最佳几何模型表明，无线电波束短暂地翻转到位于磁星北半球的一个完全不同的磁极上，”罗勒说
磁星的脉冲轮廓形状明显没有任何变化，这表明触发“正常”无线电脉冲的磁场线也必须对从另一个磁极看到的脉冲负责
这项研究表明，有证据表明，来自J1818的无线电脉冲来自连接两个紧密间隔的磁极的磁力线回路，就像连接马蹄形磁铁或太阳黑子两极的磁力线回路一样
这与大多数普通中子星不同，普通中子星的北极和南极位于恒星的相对两侧，由环形磁场连接
这种奇特的磁场结构也得到一项独立研究的支持，该研究是由国际空间站上的更好的望远镜探测到的来自J1818的X射线脉冲
x光似乎来自磁星表面磁场线的一个扭曲区域，或者来自两个较小但间隔很近的区域
这些发现对计算机模拟磁星如何在长时间内诞生和演化有潜在的影响，因为更复杂的磁场几何形状会改变磁场随时间衰减的速度
此外，认为快速射电爆发可能起源于磁星的理论将不得不考虑可能起源于磁场中多个活跃位置的无线电脉冲
捕捉磁极之间的翻转动作也可以为测绘磁星磁场提供第一次机会
“巴夏礼望远镜将在明年密切观察磁星，”科学家和研究合著者西蒙·约翰斯顿说，他来自美国科学与工业研究组织天文学和空间科学部
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