宇宙中有一類天體,它們體積小得幾乎可以塞進北京二環,卻擁有能夠輕松擦除地球上所有銀行卡的磁場強度。它們就是宇宙中最罕見、最奇特的天體之一——磁星。
根據《Universe Today》的報道,由歐洲航天局研究員Ashley Chrimes領導的天文學家團隊利用哈勃太空望遠鏡(HST)追蹤了一顆名為SGR 0501+4516(簡稱SGR0501,SGR代表軟伽馬射線重復源)的磁星。
這顆"宇宙小霸王"正以高達每秒65公里的速度(從北京到上海只需不到1分鐘)在銀河系中急速飛行。
"磁星是中子星死亡后的遺骸,完全由中子組成。磁星的獨特之處在于它們極端強大的磁場,"Chrimes解釋道。最初,天文學家認為SGR0501可能與超新星殘骸HB9有關。畢竟,在天空中,它們之間的距離僅約80角分,大約是你伸直手臂后用小拇指看到的寬度。
然而,經過深入研究,Chrimes團隊得出了一個令人意外的結論:"我們可以明確地說,SGR0501并非起源于HB9。不過,由于沒有其他明確的誕生地點或其他起源的確鑿證據,所有替代理論都是合理的,我們目前還無法確定哪一種可能性最大。"
在整個銀河系中,已知的磁星僅約30顆。這些由中子構成的致密天體直徑只有約20公里(相當于北京三環的直徑),卻擁有難以想象的超強磁場。
NASA的科學家常這樣描述它們的磁場強度:如果一顆磁星以月球到地球的距離飛過,地球上所有的銀行卡信息都會被瞬間抹除。更可怕的是,如果有宇航員試圖接近這顆飛行中的磁星,無論是飛船還是宇航員本身都會被強大的磁場撕成碎片。
幸運的是,我們只能遠距離觀測它們。Chrimes估計SGR0501大約位于距離我們約2,000秒差距(約6,520光年)的地方(相當于從地球到銀河中心距離的三分之二)。SGR0501最初是在2008年被斯威夫特天文臺發現的,當時觀測到了來自它方向的短暫但明亮的伽馬射線閃爍。
天文學家利用哈勃望遠鏡進行了長達十年的觀測,獲得了一系列珍貴圖像,幫助研究團隊繪制出這顆磁星的行進路徑。通過跟蹤它的位置,團隊記錄了SGR 0501+4516在天空中的視運動。分析其速度和方向后,研究表明它不可能與附近的超新星殘骸有關。
奇怪的是,天文學家追溯這顆磁星數千年的軌跡,也沒有發現其他可能產生它的超新星殘骸或大質量恒星團。這個發現打破了科學家的常規認知。因為按照傳統理論,已知的磁星都是由大質量恒星核心坍縮超新星爆炸產生的。
那么,如果SGR0501不是由超新星爆炸形成的,它又是如何誕生的呢?
研究團隊提出了兩種非超新星途徑來解釋磁星的形成。一種是通過兩個較低質量中子星的合并,這可以創造出更大、更強的SGR0501。
另一種被稱為吸積誘導坍縮。荷蘭拉德堡大學和英國華威大學的共同研究者Andrew Levan解釋道:"這種情況需要一個雙星系統,其中一顆是白矮星。當它從伴星吸收氣體和物質時,可能變得'貪婪'而攝入過多物質。這會使白矮星不穩定,導致巨大爆炸。通常,這種情況會引發核反應,白矮星爆炸后什么都不會留下。但理論認為,在特定條件下,白矮星可能會坍縮成中子星。我們認為SGR 0501可能就是這樣誕生的。"
磁星的誕生是一個極其劇烈的事件,能產生類似快速射電暴(FRB)的短暫但強烈的輻射。如果SGR0501是通過合并或吸積誘導坍縮形成的,這可能解釋快速射電暴現象。這些射電暴持續時間極短(通常不到一毫秒),有些不會重復出現。許多快速射電暴發生在銀河系之外,但也有一些在我們的銀河系內被探測到。
西班牙巴塞羅那空間科學研究所的Nanda Rea表示:"磁星的誕生率和形成場景是高能天體物理學中最緊迫的問題之一,這對理解宇宙中許多最強大的瞬變事件,如伽馬射線暴、超亮超新星和快速射電暴,都有重要影響。"
通過吸積誘導坍縮形成的磁星可能提供了類似快速射電暴特征的短暫、強大的無線電波爆發。特別是,這可以解釋在太古老的恒星群體中觀察到的快速射電暴,因為這些恒星群體已經老到不可能有大質量恒星發生超新星爆炸。
鑒于還有其他磁星可以研究,科研團隊計劃繼續使用哈勃太空望遠鏡對這些擁有奇特磁場的恒星遺骸進行進一步觀測。隨著觀測技術的提升和更多數據的積累,人類對這些宇宙"磁霸"的理解也將不斷深入。
此項研究成果已發表在arXiv預印本服務器上。
參考資料:
A. A. Chrimes et al, The infrared counterpart and proper motion of magnetar SGR0501+4516, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2504.08892
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