發(fā)現(xiàn)已知宇宙，最年輕的中子星，只有240歲，密度僅次于黑洞

天文學(xué)家的時(shí)間觀念往往與我們普通人略有不同，天文學(xué)家研究數(shù)百萬年或數(shù)十億年前發(fā)生的事件，以及同樣長(zhǎng)時(shí)間存在的物體。這就是新發(fā)現(xiàn)名為Swift J1818.0-1607的中子星引人注目的部分原因，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上，研究估計(jì)，它只有240年歲的歷史，按照宇宙尺度的標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)名副其實(shí)的新生兒，美國(guó)宇航局尼爾·蓋瑞斯·斯威夫特天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)年輕的天體。

當(dāng)時(shí)這顆中子星釋放出大量的X射線時(shí)，歐洲航天局的XMM-牛頓衛(wèi)星天文臺(tái)和美國(guó)宇航局NuSTAR望遠(yuǎn)鏡（由加州理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理）的后續(xù)研究，揭示了這顆中子星的更多物理特征，包括那些用于估計(jì)其年齡的特征。中子星是一顆大質(zhì)量恒星發(fā)生超新星爆炸后遺留下來密度極高的恒星核心殘骸。而且也是宇宙中密度最大的物體之一（僅次于黑洞）：一茶匙的中子星物質(zhì)在地球上重達(dá)40億噸。

宇宙磁場(chǎng)之最，且稀有

中子星內(nèi)部的原子是如此緊密地碰撞在一起，它們的行為方式在其他地方是找不到的，屬于不可復(fù)制的條件下存在，Swift J1818.0-1607將兩倍太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)打包成一個(gè)比太陽(yáng)小一萬億倍的體積。Swift J1818.0-1607的磁場(chǎng)比典型中子星強(qiáng)1000倍，比人類制造的最強(qiáng)大磁鐵強(qiáng)約1億倍，屬于一種特殊被稱為磁星的天體，這是宇宙中最具磁性的天體，Swift J1818.0-1607似乎是迄今發(fā)現(xiàn)最年輕的磁星中子星。

巴塞羅那空間科學(xué)研究所的研究員、XMM-牛頓衛(wèi)星和NuSTAR（核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列的縮寫）觀測(cè)的首席研究員南達(dá)·雷亞(Nanda Rea)說：這顆磁星中子星向我們展示了磁星生命中，比我們以前見過更早的時(shí)間，也就是它形成后不久的時(shí)間。雖然已知的中子星有3000多顆，但科學(xué)家們只確認(rèn)了31顆已確認(rèn)的磁星。因?yàn)橹凶有牵òù判牵┑奈锢硇再|(zhì)不能在地球上重現(xiàn)，所以它們是測(cè)試我們對(duì)物理世界理解的天然實(shí)驗(yàn)室。

如果能了解了這些天體的形成過程，也許就會(huì)明白為什么已發(fā)現(xiàn)的磁星數(shù)量和已知中子星總數(shù)之間存在如此巨大的差異。Swift J1818.0-1607位于人馬座，距離地球相對(duì)較近，距離我們才16000光年。因?yàn)楣庖?jīng)過這些宇宙距離需要時(shí)間，所以我們看到的是這顆中子星大約在16000年前發(fā)出的光，當(dāng)時(shí)它大約有240歲。許多科學(xué)模型表明，磁星的物理屬性和行為隨著年齡的增長(zhǎng)而變化，磁星可能在年輕時(shí)最活躍。

極端的天體物理行為

雖然中子星直徑只有10到20英里（15到30公里），但它們可以發(fā)出與大得多物體相當(dāng)?shù)木薮蠊獗l(fā)。特別是磁星被認(rèn)為與強(qiáng)大的噴發(fā)有關(guān)，這些噴發(fā)足夠明亮，足以在整個(gè)宇宙中清晰地看到?？紤]到磁星的極端物理特性，科學(xué)家們認(rèn)為有多種方式可以產(chǎn)生如此巨大的能量。Swift J1818.0-1607開始爆發(fā)時(shí)，SWIFT任務(wù)發(fā)現(xiàn)了它，在這個(gè)階段，它的X射線發(fā)射變得至少比正常亮了10倍。

磁星爆發(fā)的事件在細(xì)節(jié)上各不相同，但它們通常從幾天或幾周內(nèi)亮度突然增加開始，然后隨著磁星恢復(fù)到正常亮度，隨后在幾個(gè)月或幾年內(nèi)逐漸減弱。這就是為什么天文學(xué)家如果想要觀察其中一個(gè)事件的活動(dòng)高峰期，就必須迅速采取行動(dòng)。SWIFT任務(wù)提醒了全球天文學(xué)團(tuán)體注意這一事件，XMM-Newton(有NASA參與)和NuSTAR進(jìn)行了快速后續(xù)研究。除了X射線之外，眾所周知，磁星還會(huì)釋放出伽馬射線的大爆發(fā)，這是宇宙中能量最高的光形式。

磁星還可以發(fā)出穩(wěn)定的無線電波，這是宇宙中能量最低的光形式。發(fā)射長(zhǎng)壽命射電光束的中子星被稱為射電脈沖星；Swift J1818.0-1607是已知的五顆也是射電脈沖星的磁星之一。蒙特利爾麥吉爾大學(xué)麥吉爾空間研究所所長(zhǎng)、NuSTAR團(tuán)隊(duì)前成員維多利亞·卡斯皮(Victoria Kaspi)說：磁星令人驚嘆的是，作為一個(gè)群體，它們是相當(dāng)多樣化的，每次找到一個(gè)，都會(huì)告訴你一個(gè)不同的故事，它們非常奇怪，非常罕見，我認(rèn)為還有沒有看到中子星所有的可能性。

博科園｜研究/來自：美國(guó)宇航局/Calla Cofield

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab9742

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