研究人員利用X射線圖像識別和發現強磁星形成時發生的現象。圖中不同的顏色代表錢德拉X射線天文臺所探測到的不同水平的X射線能量。
當一顆質量大到足以產生超新星但又不足以形成黑洞的恆星發生坍塌時，就會形成中子星（neutron star）。中子星是一種非常小但密度卻非常大的恆星，它們的平均直徑約為12英里（19千米）。當兩顆中子星合併成強磁星（magnetar）——另一種磁場極其強烈的中子星——時，伴隨產生的磁場要比人類廚房裡的冰箱磁鐵強10萬億倍。
據美國“物理學網”（Phys.com）4月11日消息稱，《自然》雜誌近日刊發的一篇研究論文稱，美國阿肯色州大學（University of Arkansas，簡稱UARK）研究人員先後在美國賓夕法尼亞州立大學（Pennsylvania State University）和內華達大學（University of Nevada）與來自中國、智利與荷蘭的同事進行了合作，他們在一個約65億光年外的星系中，發現了一次X射線輻射的爆發現象。該現象與兩顆中子星合併後形成一顆強磁星的特徵相一致。
基於來自美國航空航天局（NASA）的錢德拉X射線天文臺（Chandra X-ray Observatory）的觀測數據分析結果，研究人員能夠計算出，在每10億立方光年的區域內，類似這樣的合併事件每年大約會發生20次。錢德拉深場南巡天計劃（The Chandra Deep Field-South survey）——當今世界上最深、最靈敏的X射線巡天觀測項目——在16年多的時間裡對天空某單一區域的X射線進行了100多次觀測，從而能夠收集遍佈整個宇宙的有關星系的信息。
UARK藝術與科學學院物理學助理教授Bret Lehmer介紹道：“中子星之所以神秘，因為它們內部的物質密度極其高，與人類實驗室中任何可以複製的東西都大相徑庭。我們目前對於中子星中物質的物理狀態還不是很瞭解。然而，中子星的合併現象提供了大量獨一無二的觀測數據，能夠為研究中子星本身的特性以及它們碰撞時發生的現象提供線索。”一方面，之前有研究項目利用引力波和伽馬射線觀測技術，發現了兩顆合併中的中子星，從而讓天文學家對這類天體有了進一步的認識。另一方面，該研究小組還利用這些最新信息在錢德拉天文臺的X射線數據中，尋找與他們所瞭解的中子星合併相一致的現象模式。Lehmer解釋道：“一個關鍵的證據是，隨著時間的推移，信號變化的模式——這個過程有一個明亮的階段，穩定一段時間後，然後再以一種非常特殊的方式減弱。這正是預計中當一顆強磁星正以輻射形式迅速喪失磁場時，會發生的狀況。”根據引力波和伽馬射線所探測到的合併現象，科學家們對中子星的合併速度也進行了類似的運算，為利用X射線數據去發現宇宙中這種奇異的合併事件提供了更好的依據。
期刊編號： 0028-0836
原文鏈接： https://m.phys.org/news/2019-04-formation-magnetar-billion-years.html
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