高度磁化的中子星，是如何引发强大的宇宙爆炸？

　　根据一位艺术家构想：磁星地震产生的等离子体爆发，可以产生伽马射线耀斑。自然界中最具磁性的物体，在星震中被撕裂，可以释放出强大的闪光。
　　事件发生于2020年4月15日，一波伽马射线，自然界最强大的光，像风暴一样掠过太阳系。第一次接触是在火星上空，在那里，光子的能量相当于核弹的辐射，散布在NASA火星奥德赛号俄罗斯粒子探测器上。6分钟后，这束光点亮了太阳和地球之间的太阳风探测器。5秒钟后，信号传递到地球表面的专门探测器上。
　　伽马射线爆发并不是那么不寻常。天基天文台每一两天就会发现一例，其中大约三分之二的超新星是由大质量恒星在超新星中爆炸产生的，持续时间长达数十秒或数百秒。剩下的两秒内的短暂爆发被认为是由两颗中子星灾难性的碰撞产生的，中子星是超新星中心留下的冒烟的废墟。但是，当天体物理学家注意到4月15日的事件以微秒的亮度波动时，他们开始认为这种神秘的来源完全是其他东西。
　　爆炸距离也非常近。通过三角测量信号到达不同探测器的时间，天文学家追踪到附近的＂雕刻家＂星系。所有的证据都指向了一个传说中但难以捉摸的事件：一个巨大的耀斑从一个磁星、一颗有着异常强烈磁场的中子星爆发出来。
　　在今年1月发布的一系列研究报告中，对磁星爆发进行了详细分析。在磁星爆发之际，理论天体物理学家正在寻找无法解释的天体爆炸(从奇怪的伽马射线闪光到强大的无线电波爆发)的引擎。乔治华盛顿大学的天文学家克里萨·库韦利奥图 （Chryssa Kouveliotou）说：＂最初这是一个非常模糊的学科，但现在人们几乎把磁星和所有事情联系在一起。＂
　　磁星是在超新星中形成的，它的磁场比冰箱里的磁铁还要粘稠1万亿倍，强到足以分裂X射线光子，将普通原子拉伸成长方形。当这些能量场纠缠在一起时，恒星就会释放出大量的能量，足以在整个宇宙中释放出辐射。
　　1979年的一次巨大耀斑来自N49，这是一颗超新星的残骸，被认为含有一颗磁星。
　　然而，有关磁星耀斑的实际数据仍然稀少。此前，在银河系内及附近发生的3次磁星爆炸释放出的闪光非常明亮，以至于淹没了探测器，甚至把一些宇宙飞船送入了＂安全模式＂，使得天文学家只能详细研究爆炸的后果。来自遥远星系的候选星系太过于微弱，无法确认。
　　科学家们一直在耐心地等待着一场罕见能震动在某个倒霉的磁星上发生的正确位置：近，但不要太近。这时，＂雕刻家＂的信号弹滚了进来。这一事件为长期存在的问题提供了线索，即磁星在更广阔的宇宙中可能有多常见，它们如何为巨大的耀斑爆炸提供动力。莱斯大学的天体物理学家马修·巴林说：＂这就像洛杉矶的地震一样，你坐在那里，它们一直在以很低的水平轰鸣。然后你会得到一个巨大的耀斑。＂
　　第一次巨大的耀斑是在大约40年前随着一声巨响而到来的，当时甚至还没有人想到磁星的概念。在20世纪60年代末的冷战期间，美国的监视卫星偶然发现了一个令人惊讶的事实：伽马射线闪光不仅来自地下核试验，还来自上方的深空。到20世纪70年代，在这些伽马射线爆发被解密后，铁幕两边的天体物理学家试图确定它们的宇宙源。
　　用三角测量法将伽玛信号传回原点不仅需要跨越星际距离，还需要跨越地缘鸿沟。到20世纪70年代末，西方已经有了太阳神号和金星先锋号等任务。苏联的孪生＂金星探测器＂在扔下金星着陆器后，进入太阳系内部巡逻。
　　在法国工作的美国天文学家凯文·赫尔利(Kevin Hurley)建立了一个探测数据交换中心，让美国宇航局洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)和莫斯科的研究人员以他为中间人，汇集信息，形成了后来被称为星际网络的东西。赫尔利说：＂当时合作并不多，但也没有正式的禁令禁止这样做。＂
　　普通的伽马射线暴不断出现。到了1979年3月5日。一个瞬间发出的伽马射线脉冲比任何伽马射线爆发都要亮100倍，它在苏联和美国的宇宙飞船上闪耀着。信号交错的到达时间表明它来自大麦哲伦星云，一个位于银河系郊区的卫星星系。
　　令人怀疑的是，该星系包含一个已知的超新星遗迹，据推测在其中心有一颗中子星。余震持续了几分钟，每8秒重复一次，就好像伽马射线是从一个紧凑的旋转物体上的特定点发出的。多年后，圣彼得堡的一个研究小组发现，较弱的X射线爆发来自太空的同一部分，这表明神秘的源头还在继续发酵。
　　天文学家已经知道中子星是极端的物体，能够发生极端的爆炸。当一颗恒星的核心在超新星爆炸时，重力垃圾会压缩成一个相当于太阳质量的20公里宽的球体。只有中子之间的量子斥力才能阻止，最终坍塌为黑洞。内爆还使原先存在的恒星的磁场聚集起来，将其放大多达100亿倍。这些磁场为脉冲星提供能量，脉冲星在旋转时以一定的间隔扫描射电光束经过地球。
　　但要得到像1979年那样的伽马射线爆发，就需要一个更具磁性的物体。1992年，美国天体物理学家克里斯·汤普森和罗伯特·邓肯(以及波兰人Bohdan Paczyński，几乎同时)想出了一种方法。他们考虑了在超新星中诞生的中子星生命的最初10秒左右。恒星会非常热，其内部会熔化。
　　对于一部分中子星来说，这种液体的搅动程度足以让某些类似于为地球或太阳内部的磁场提供动力的旋转发电机产生运动。这个发电机将推动并锁定比其他中子星强1000倍的磁场。大学空间研究协会的天体物理学家奥利弗·罗伯茨说：＂这些东西太疯狂了，如果你把一颗磁星放在月球和地球之间，它会把我们所有的信用卡和硬盘都消磁干净。＂
　　当时，磁星还只是一种假设。一种证明它们真实存在的方法是测试一个基于电磁定律的预测。磁星强烈的磁场应该对它们的旋转起到强有力的刹车作用，所以在几千年的时间里，每隔几毫秒就旋转一次的磁星会减速到每几秒一次，就像1979年的源旋转8秒那样。
　　当时在美国国家航空航天局工作的克里萨 开始用一台X射线望远镜对一颗疑似银河系磁星观测3年，以实时记录这种减速现象。在1998年，她发现，事实上，它确实慢了大约百分之一秒，证明了邓肯和汤普森的理论存在于野外。她说：＂他们非常兴奋，是电离的。＂
　　磁星是如何爆炸的？30年前，理论学家们发明了磁星来解释一些令人困惑的X射线和伽马射线观测结果。2020年来自附近星系的耀斑揭示了磁星是如何产生爆炸的，同时也表明这些极端物体在宇宙中很常见。核心坍缩在中子星超新星诞生的过程中，一颗大质量的恒星坍缩成一个城市大小的密集灰烬，聚集成了磁场。
　　对一些中子星来说，它的液体内部在诞生后的几秒钟内就会发生剧烈地搅动，与旋转轴结合，形成一个发电机，进一步增强磁场。
　　从一开始，邓肯和汤普森就意识到巨大的磁场可以产生巨大的耀斑，这是在1998年和2004年银河系的磁星向地球发射了两次更明亮的伽马射线爆炸后，理论学家们继续阐述。
　　在它狂暴的开始之后，磁星的顶部几米会冷却到足够的程度，仍然是几百万开尔文，冻结成一个由中子、电子和原子核组成的晶格。电流噼啪作响，磁场线穿过，地壳会颤抖，有时会产生小裂缝，向恒星周围磁化的大气中喷射出等离子体。这种等离子体会发射出脉冲X射线风暴，就像圣彼得堡研究小组观测到的那样。
　　但在地壳之下，更大的压力可能会积聚。不同深度的类似洋葱的层被认为以不同的速度旋转，这将导致磁场在层的边界相互摩擦，对地壳产生巨大的力。汤普森说：＂偶尔，也许每一个世纪有一次，且只有一次，那紧张的表面可能会发生突然的断裂，一场恒星地震会重新排列，就像一场地震交换了加利福尼亚和纽约一样。＂
　　通过撕裂磁星两极附近的大片地壳，它的磁场线向太空中伸展，一次大地震可以瞬间释放出大量的等离子体，将电子和正电子以接近光速的相对论速度发射到太空中。
　　一束紧密的，短命的光子会像车头灯一样从等离子体中出现，被提升到更高的能量，并通过等离子体的运动聚焦成一束。等离子体中的电子会与光子发生碰撞，将它们推高到伽马射线的强度。如果这样的光束曾经扫过地球，它们或许就能解释这些错配的伽马射线爆发。
　　在经历了16年的干旱之后，2020年4月，当巨大的耀斑出现时，观察者们终于可以用今天的尖端仪器来检验一部分的情况。星际网络，仍在循环往复的太空探测器，确定了爆炸的起源在＂雕刻家＂星系。这个距离使凯文和他的合作者能够计算出巨大耀斑的内在强度，它将10万年的太阳光芒压缩到几毫秒内。