吹泡泡的死恒星可能会产生“宇宙中最剧烈的现象”
一幅插图显示了一颗中子星脉冲星爆发出快速的射电暴。（图片来源：uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创作）/NASA）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Mike Wall）：科学家们发现了更多的证据，将比整个星系更亮的快速能量爆炸与高磁性死星或“磁星”联系起来。这些中子星必须拥有足够强的带电粒子风，才能使周围过热的电离气体或等离子体的气泡膨胀。
这些爆炸或快速射电暴（FRBs）在几毫秒内爆发和消失，可以在几分之一秒内释放出太阳在三天内释放的能量。显然，科学家们热衷于确定这些强大能量爆炸的来源，但自2017年以来，它们的起源一直令人沮丧地难以捉摸，当时澳大利亚帕克斯天文台在2001年探测到第一个FRB后，在数据中发现了它。
这个来源一直难以捉摸，因为大多数FRB会短暂闪烁一次，然后消失。使这一谜团更加复杂的是，一个非常小的FRB样本不止一次爆发，这促使科学家们问，重复和非重复的FRB是否可以有相同的起源，或者这是否是一个分叉的谜题。
为了探究FRB起源的奥秘，一组天文学家将智利北部阿塔卡马沙漠的甚大望远镜（VLT）对准了FRB 20201124A。FRB 20201124A起源于估计距离13亿光年的源头，是一个特别活跃的射电暴，在过去几年中经历了几次爆炸活动。
美国国家天体物理研究所研究员、团队负责人加布里埃尔·布鲁尼告诉Space.com：“快速射电暴是宇宙中最剧烈的现象之一，它提供了极端条件下的物理原理信息。总而言之，它们可以被视为测试我们的理论和发现新物理学的宇宙实验室。”
布鲁尼解释说，他和团队可以探测到迄今为止与FRB相关的最微弱的无线电连续辐射，即波长范围内的电磁辐射。这使他们能够确认他们的“星云模型”所暗示的FRB起源。该模型预测，无线电连续体是由负责爆发的中央发动机周围的等离子体气泡产生的，该气泡被从该物体吹出的称为“星云风”的带电粒子风所膨胀。
布鲁尼说：“这一发现使我们能够将快速射电爆发的起源归因于大质量恒星的残骸。”。“我们关于与一些FRB相关的连续排放的发现使我们能够更好地了解其来源的环境，这意味着产生爆发的中央发动机也必须能够通过风使等离子体气泡膨胀。
“到目前为止，解释这些特性的最佳候选者是磁星，一种极磁化的中子星。”
死星在吹泡泡
磁星和所有中子星一样，是在质量至少是太阳八倍的大质量恒星死亡时诞生的。恒星的“死亡”是在恒星花费数百万甚至数十亿年在其核心燃烧核燃料并将其转化为更重的元素后耗尽燃料供应后发生的。这通常是当铁被锻造并填充核心时，这是一种没有恒星能够融合成更重元素的元素。
燃料供应的结束也结束了来自恒星核心的向外能量流。这种向外辐射的压力支撑着恒星在其整个生命周期内抵抗自身重力的内力，使其保持微妙的平衡状态。
当这种平衡被打破时，恒星的核心会坍塌，向恒星的外层发出冲击波。这导致这些层在强大的超新星爆炸中被炸开并分散，而内核则自行坍塌。结果是一个恒星残骸，其质量是太阳的一到两倍，被压缩成一个直径约为12英里（19公里）的球体
那是一颗中子星。
一颗中子星正在经历“星震”，这是一种可能导致神秘快速射电爆发的剧烈事件。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/s.Wiessinger）
整个情况不仅会产生密度高到一茶匙重约10亿吨的中子星物质，而且，就像滑冰运动员双臂并拢以加速旋转一样，迅速缩小的半径增加了恒星残骸的高自旋率。因此，一些年轻的中子星可以每秒旋转700次。
坍缩也将垂死恒星的磁场线推到了一起。当磁力线被压缩在一起时，这可以产生宇宙中最强大的磁场。有中子星拥有如此强大的磁场，它们有资格成为自己的天体类别。
那些中子星就是磁星。
如上所述，磁星长期以来一直被认为是重复FRB的来源，但科学家们还无法确定这是如何发生的。建议包括中子星内外地壳之间的差异，导致其“故障”或暂时加速旋转，以及星震在中子星内富含中子的物质海洋中荡漾，当它们破坏表面时释放能量。
快速无线电爆发在地球上空爆发（图片来源：uux.cn/T.Jarrett（IPAC/Caltech）；B.萨克斯顿，NRAO/AUI/NSF）
布鲁尼说：“我们于2021年4月开始观测FRB20201124A，我们对VLA的深入观测使我们能够在无线电中检测到它微弱的连续发射。”。“这使我们能够扩展探测到的光度与旋转测量，这是一种估计星云模型所预见的FRB源周围介质的磁化和电离的方法，证实了它的有效性。”
因此，这项新的研究表明，足以使等离子体气泡膨胀的星云风与FRB的发射之间存在联系。
布鲁尼说：“我们的结果可以证明‘磁离子介质’，即FRB发动机周围的等离子体和磁场的组合，从而验证了连续辐射是在其周围产生的。”。
虽然提供了加强FRB和磁星之间联系的证据，但该模型尚未回答重复和非重复FRB是否具有相同来源的问题。
布鲁尼说：“这是天文学界正在调查的一个问题，有迹象表明，所有FRB都应该能够经历重复的爆发活动，但只能观察到最强的爆发。”。“将VLA推到极限，我们可以感觉到，随着下一代射电望远镜灵敏度的提高，可以研究更多的FRB。
“我们已经开展了一项活动，以探测其他FRB周围更多的‘等离子体气泡’，改进星云模型并限制其物理特性。”
该团队的研究于周三（8月7日）发表在《自然》杂志上。
