揭开磁星的秘密研究人员观察测试与计算ampampquot反差错ampampquot理论

　　2020年10月5日，距离我们星球约3万光年的一颗早已死亡的恒星的快速旋转残余物经历了速度上的突然变化。在一个宇宙的瞬间，它的旋转速度减慢了。几天后，它突然开始发射无线电波。
　　这让莱斯大学的天体物理学家Matthew Baring和他的团队能够测试一个关于SGR 1935+2154的不寻常的减速原因的新理论，或者说是＂反差错＂，这是一颗被称为磁星的高磁性中子星，由专门的轨道望远镜及时测量。
　　在本月发表在《自然-天文学》上的一项研究中，巴林和合著者使用来自欧洲航天局X射线多镜任务（XMM-牛顿）和美国宇航局中子星内部成分探测器（NICER）的X射线数据来分析该磁星的旋转。观察表明，突然的减速可能是由该恒星表面的火山状破裂引起的，该破裂将大量粒子的＂风＂喷入太空。
　　这项研究确定了这种风如何能够改变恒星的磁场，以及可能开启无线电发射的条件，这些无线电发射随后被中国的五百米口径球面望远镜（FAST）所测量。
　　马修-巴林是莱斯大学的物理学和天文学教授
　　＂人们推测，中子星的表面可能有类似于火山的东西，＂物理学和天文学教授巴林说。＂我们的发现表明，情况可能是这样的，在这个场合，破裂很可能是在该星的磁极或附近。＂
　　SGR 1935+2154和其他磁星是一种中子星，是在强烈引力下坍塌的死星的紧凑残骸。磁星大约有十几英里宽，密度和原子核一样大，每几秒钟旋转一次，具有宇宙中最强烈的磁场。
　　磁星释放出强烈的辐射，包括X射线和偶尔的无线电波和伽马射线。天文学家可以从这些辐射中解读出许多关于这些不寻常的恒星的信息。例如，通过计算X射线的脉冲，物理学家可以计算出一个磁星的旋转周期，或者它进行一次完整的旋转所需的时间，就像地球在一天内所做的那样。磁星的旋转周期通常变化缓慢，需要数万年的时间来减缓每秒一次的旋转。突发事件是指旋转速度的突然增加，这往往是由恒星深处的突然转变造成的。
　　巴林说：＂在大多数突发事件中，脉动周期变短，意味着恒星的旋转速度比原来快一些。教科书上的解释是，随着时间的推移，恒星的外层、磁化层变慢了，但是内部的、非磁化的核心却没有。这导致了这两个区域之间的边界上的应力积累，而一个突发事件预示着旋转能量突然从旋转较快的核心转移到旋转较慢的地壳。＂
　　磁星的突然旋转变慢是非常罕见的，天文学家只记录了三次，包括2020年10月的事件。虽然变慢可以按常规用恒星内部的变化来解释，但反过来可能无法解释。巴林的理论是基于这样的假设：它们是由恒星表面和周围空间的变化引起的。在新的论文中，他和他的合著者构建了一个火山驱动的风模型来解释2020年10月反褶皱的测量结果。
　　该模型只使用标准的物理学，特别是角动量的变化和能量守恒，来解释旋转减速的原因。＂一个强大的、大质量的粒子风从恒星上喷出几个小时，可以为旋转周期的下降建立条件。计算表明，这样的风也将有能力改变中子星外磁场的几何形状。这可能是源自于一个类似火山的形成，因为X射线脉动的一般特性很可能要求风从表面的一个局部区域发起。＂
　　他说：＂2020年10月事件的独特之处在于，就在事件发生的几天后，有一个来自磁星的快速无线电爆发，以及此后不久开启的脉冲式、短暂的无线电发射，我们只看到过少量的瞬时脉冲射电磁星，这是我们第一次看到一个磁星的射电开关几乎与＂反差错＂事件出现。＂
　　巴林认为，这种时间上的巧合表明反差错和无线电发射是由同一事件引起的，他希望对火山活动模型的额外研究将提供更多的答案。
　　他说：＂风的解释提供了一条理解为什么无线电发射会开启的路径。它提供了我们以前没有的新见解＂。