@ 2018.10.03 , 14:00

本不应该存在的中子星相对论性喷流

本不应该存在的中子星相对论性喷流
credit: 123RF

距离地球约24000光年远的地方,在仙后座中,有一颗本不应存在的死星。或者说,目前的理论无法解释其存在。这颗中子星和恒星组成大质量的二元系统,正在喷出相对论性喷流。

问题是它还具有强磁场。只有在当前千分之一磁场强度的中子星那里才能观测到相对论性喷流。

因此,我们目前关于相对论性喷流的理论无法解释这颗奇怪的中子星。

当高质量恒星结束其生命周期时,核心坍缩,将质子和电子挤压成中子和中微子。

如果恒星的质量低于太阳质量的三倍,那么中子就会施加足够的压力支撑起一颗中子星——中子星也有强大的磁场。(如果质量高于此值,则恒星会坍缩成黑洞。)

核心坍塌对中子星的磁场产生了邪恶的影响——它“使得恒星的磁场强度增加到我们太阳的数万亿倍,然后在数十万年后逐渐减弱,”科廷大学和国际射电天文研究中心(ICRAR)的天文学家James Miller-Jones。

黑洞比中子星更致密,因其强大的引力而被公众所知,甚至光在黑洞中都无法逃逸。虽然没有黑洞那么强大,但中子星也具有强大的引力场,这意味着它们可以吸附周边的星际物质。

上文的中子星就是这种情况。它是Swift J0243.6 + 6124的二元系统的一部分, 2017年10月由斯威夫特天文台所发现,其中恒星正一点点被被中子星掏空。

相对论性喷流(Relativistic jet)是来自某些活动星系、射电星系或类星体中心的强度非常强的等离子体喷流。这种喷流的长度可达几千甚至数十万光年。

Miller-Jones 为《对话》写道:“每当物质落到密集的中心对称的物体上时,就会产生喷流,从新形成的恒星到白矮星,中子星和黑洞。唯一的例外是具有强磁场的中子星——比太阳的强大约一万亿倍的那种。”

我们仍然不知道其中的机制,但是这种明显的例外引出了强磁场约束理论。

然后,搅局者Swift J0243.6 + 6124来了。由阿姆斯特丹大学的天文学家Jakob van den Eijnden领导的团队观察到了该系统的无线电辐射,以及由Swift发现的X射线辐射最终让我们找到了这组天体系统。

观察并分析数据后,他们得出的结论是,无线电辐射的性质与源自黑洞等的相对论性喷流相一致——但奇怪的是,它比其他中子星的喷射弱100倍。

“Swift J0243的无线电频谱与其他来源的无线电频谱相同,并以同样的方式演进。”Van den Eijnden说。“无线电波的亮度与被吞噬的星际气体质量相关,正如其他喷流系统中所见。因此,我们第一次观察到具有强磁场的中子星喷流。”

不仅仅是一般的强磁场。Swift J0243.6 + 6124的中子星磁场比太阳强10万亿倍。

研究人员表示,这完全反驳了关于喷流抑制的磁场理论,并要求我们重新审查和构思它们的机制。

以前,人们一直以为中子星喷流是从吸积盘内部的磁场中引出的——如果中子星的磁场强度足够大,就会阻止吸积盘接近临界点。

有了这个新发现,我们差不多可以把这个理论丢到垃圾箱里了。

Miller-Jones指出,在某些情况下,可能会提取中子星的转动动能来为喷流提供动力。这可以解释为什么Swift J0243.6 + 6124的喷流与其他中子星相比如此微弱。

“无论最终答案如何,我们的结果都是向公众阐释‘科学如何运作’的一个绝妙实例,理论向前发展,根据观察结果进行实验,并根据新的实验结果修改理论。”他写道。它还为我们提供了一类新的测试源,用于测试磁场如何影响相对论性喷流,帮助我们理解宇宙中这一关键的反馈机制。”

成果发表在Nature上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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