科学家终于知道,什么原因导致无线电爆炸

到底是什么产生了被称为快速无线电突发的怪异现象?顾名思义,FRB包括突然爆炸的射频辐射,持续时间仅几微秒。最近研究人员宣布已经解决这个困扰他们十多年的问题。#磁爆#

天文学家甚至不知道它们的存在直到年,但是自那以后他们已经对其进行了分类。有些来自反复发射它们的来源,而另一些似乎突然破裂一次并保持沉默。

显然,您可以通过破坏某些东西来产生这种突然的能量激增。但是重复源的存在表明,至少有一些源是由在事件中幸存的物体产生的。这导致人们将注意力集中在紧凑的物体上,例如中子星和黑洞,人们非常怀疑地观察到一类称为磁星的中子星。

这些怀疑现在已经得到了证实,因为科学家们已经观察到我们银河系中的磁星在发射高能伽马射线脉冲的同时发出了FRB。这并不能回答我们所有的问题,因为我们仍不确定FRB是如何产生的,或者为什么只有部分磁石的伽马射线爆发与FRB相关。但是这一确认将使我们有机会在我们试图了解正在发生的事情时更加仔细地研究磁星的极端物理学。

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磁星是中子星的一种极端形式,而天体已经以其为极端而著名。它们是一颗巨大恒星的坍缩核心,密度如此之高,以至于原子被挤出了存在,留下了漩涡状的中子和质子。该质量大致等于太阳的质量,但被压缩为半径约10公里的球体。中子星最著名的是为脉冲星提供动力,由于这些巨大的物体可以在几毫秒内完成一次旋转,因此迅速重复产生了一系列辐射。

磁极是另一种极端类型。它们倾向于不那么快地旋转,但是具有强磁场。但是,我们不知道这些场是从极具磁性的母星继承还是由中子星内部晃动的超导材料产生的。无论采用何种来源,这些磁场的强度都比地球磁场强一万亿倍。这样的强度足以扭曲原子中的电子轨道,从而有效消除了某种化学物质对某种化学物质的化学反应,而这种化学物质以某种方式接近了电磁体。虽然高磁场的持续时间只有在磁场消散前几千年,但仍有足够的中子星来保持周围定期供应的磁星。

它们的磁场可以通过加速粒子或通过中子星内部物质移动驱动的磁干扰来推动高能事件。结果,已经通过半规则产生高能X射线和低能伽马射线来识别了磁星,因此将其命名为“软伽玛射线中继器”或SGR。在银河系中已经确定了其中的几个,包括SGR+。

在今年4月下旬,SGR+进入了活动阶段,发出了许多高能光子脉冲,这些脉冲被斯威夫特天文台在环绕地球的轨道上拾取。那是完全正常的。不正常的是,许多无线电台正好同时拾取了FRB。

故事和钟声

加拿大氢强度测绘实验或Chime是一大堆无线电天线,最初是出于其他原因而设计的,但事实证明,它对发现FRB非常有用,因为它可以不断观察大范围的天空。SGR+处于其视野的边缘,这意味着其源的身份存在不确定性,但结果显然与FRB和伽马射线输出之间的关联一致。

而且,Chime并不是唯一要看的东西。瞬态天文无线电发射调查2(Stare2)也能够接收到同一事件,尽管其团队仅在发现Swift观测到了活跃的磁星后才注意到这一事件。因此很明显,FRB的生产在某种程度上与SGR+的伽马射线输出有关。

但是值得注意的是,《Chime》和《Stare2》都能够观测到SGR+爆发的其他伽马射线爆发,而且他们没有看到任何FRB。钟声科学家指出,他们有机会在年末观察到4次磁石爆发,但什么也没看见。实际上,今天发布的那套论文包括一个专门针对缺乏FAST(中国百姓所说的五百米孔径球面射电望远镜)所做的观察的论文。尽管事实是FAST在4月有意对SGR+进行了八个小时的监视,但在观察到FRB时并没有指出这一点,即使其中一些观察发生在高能辐射爆发期间。

焦耳,尔格斯和兆吨

这些明确表明发生了两件事之一。FRB需要一套在爆发过程中很少出现的条件,或者实际上是将FRB束从震源上射出,而不是向各个方向辐射。在后一种情况下,我们只会看到偶然地朝向地球的那些。以前,我们已经检测到银河系中的磁星产生的无线电发射,但是这些发射的功率都大大降低了。

还有一个问题是,这是否真的是我们一直以来一直在检测的那种FRB。根据其性质和其他天文学现象的性质,Stare2团队发现该事件显然最接近FRB。但是,由于它们的能量很大,它与他们的集群并不完全。研究小组计算得出,该事件释放了约erg(焦耳,或兆吨)。典型的FRB起步时的功率是前者的倍,然后从那里大幅上升,最大时速可达erg。

尽管这显然令人信服,并且可能是理解FRB的重要一步,但存在足够的不确定性,使天体物理学家争论了更长的时间。尽管如此,磁石可以产生看起来很像FRB的东西这一事实可能会对思维产生重大影响。

怎么会这样?

那么,为什么伽马射线暴根本与FRB相关联呢?自从我们对FRB知道以来,由于磁星一直是可疑现象的对象,因此实际上有相当多的理论模型来说明它们如何产生FRB。

这些模型部分由突发的属性告知。我们知道它们很常见,以至于在破坏其来源的事件中都无法生产它们,而中继器的发现证实了这一点。他们还从已知物体的属性中得知,从脉冲星到恒星破坏产生的伽马射线爆发。

这些模型是三种基本配置的变体。有人假设磁场以形成激光的无线电当量的方式组织着靠近磁石的等离子体,并在辐射出来之前放大了它们的能量。另一种选择是,当磁场变化导致这些粒子突然移动方向时,这些场会加速等离子体中的带电粒子并发出辐射。最终的替代方法是相对论性电击,如果磁星探出一些被磁场加速到极高速度的物质,然后撞到物体附近的等离子体中,随后的电击会导致FRB,则可能会发生。

现在,弄清楚正在发生什么的唯一方法是获得更多的观察结果。毫无疑问,捕获该FRB的天文台将继续发现那些来自银河系之外的天体,这对于确定所有这些事件是否由单一机制产生可能至关重要。但是,要真正了解这种机制,可能需要更仔细地观察我们在银河系中认识的30个左右的磁星。而且,这可能不需要看到其他本地种植的FRB;更好地了解他们的伽马射线爆发背后的原因,可以帮助确定这些事件如何产生无线电脉冲。




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