甚大天线阵捕捉到来自中子星的“异常”射流 或将推翻现有理论

甚大天线阵捕捉到来自中子星的“异常”射流 或将推翻现有理论

(图源:ScienceDaily)

天文学家利用美国国家科学基金会(National Science Foundation)的甚大天线阵(Karl G. Jansky Very Large Array)(VLA)发现了一种快速移动的射流,这种射流是由一种中子星向外喷射出来的,此前人们认为中子星无法发射这种射流。

甚大天线阵是由27台25米口径的天线组成的射电望远镜阵列,位于美国新墨西哥州的圣阿古斯丁平原。

科学家们说,这一发现需要他们从根本上改变他们对这种喷射物起源的看法。

中子星是密度极高的物体,是作为超新星爆发的大质量恒星的残骸。

当它们与“正常”的恒星成双成对时,它们强大的引力会把物质从它们的同伴那里拉走。

这些物质形成了一个圆盘,叫做吸积盘,围绕中子星旋转。

物质的喷射以接近光速的速度推进,垂直于圆盘。

“我们看到过来自所有类型中子星的射流从它们的同伴那里拉出物质,只有一个例外。”

我们以前从未见过来自具有很强磁场的中子星的射流,”阿姆斯特丹大学的Jakob van den Eijnden说。

“这导致了一种理论形成,即强磁场阻止了射流的形成。”他补充说。

这项新发现与那个理论相矛盾。

科学家们研究了一个名为Swift J0243.6+6124 (Sw J0243)的天体,该天体于2017年10月3日被美国宇航局的尼尔·格瑞斯·斯威夫特天文台发现,当时该天体发射出了X射线。

该天体是一颗缓慢旋转的中子星,它从一颗可能比太阳质量大得多的伴星中拉出物质。

VLA观测开始于Swift发现的一周后,一直持续到2018年1月。

这个物体发射X射线和射电波长随时间减弱的事实,以及射电发射本身的特性,都让天文学家相信,他们看到的是射流产生的无线电波。

“这种组合是我们在其他产生射流的系统中看到的。其他的机制无法解释。”van den Eijnden说。

对于像Sw J0243这样的系统中射流形成的普遍理论认为,射流是由固定在吸积盘内部的磁场线发射的。

在这种情况下,如果中子星有很强的磁场,磁场就会超过能量,阻止喷射形成。

van den Eijnden说:“我们在Sw J0243上发现的射流证明了这个长期存在的想法是错误的。”

另外,科学家们认为,在吸积盘的Sw J0243喷射发射区域,可能比其他类型的系统要远得多,因为在其他类型的系统中,恒星的磁场较弱。

他们说,另一个想法是,这些射流可能是由中子星的旋转提供动力,而不是由内吸积盘中的磁力线发射。

同样来自阿姆斯特丹大学的纳塔莉·德根纳尔(Nathalie Degenaar)说:“有趣的是,旋转驱动的想法预测,由于中子星旋转速度较慢,这条射流将明显较弱,这正是我们在Sw J0243上看到的情况。”

这项新发现还意味着Sw J0243可能代表了一大批天体,它们的无线电发射强度太弱,无法被探测到,直到2012年VLA的重大升级提供了新的能力。

科学家们说,如果能找到更多这样的物体,他们就能验证中子星自旋产生喷射流的说法。

天文学家补充说,SwJ0243的射流可能意味着另一类被称为超发光X射线脉冲星的物体,也具有高度磁化,可能会产生射流。

Degenaar说:“这一发现不仅意味着我们必须从这些系统中修正我们对射流的看法,而且还开辟了令人兴奋的新研究领域。”

Van den Eijnden、Degenaar和他们的同事在《自然》杂志上报道了他们的发现。

国家射电天文台是国家科学基金会的一个机构,由联合大学股份有限公司合作运营。


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