研究人员利用X射线图像识别和发现强磁星形成时发生的现象。图中不同的颜色代表钱德拉X射线天文台所探测到的不同水平的X射线能量。
当一颗质量大到足以产生超新星但又不足以形成黑洞的恒星发生坍塌时，就会形成中子星（neutron star）。中子星是一种非常小但密度却非常大的恒星，它们的平均直径约为12英里（19千米）。当两颗中子星合并成强磁星（magnetar）——另一种磁场极其强烈的中子星——时，伴随产生的磁场要比人类厨房里的冰箱磁铁强10万亿倍。
据美国“物理学网”（Phys.com）4月11日消息称，《自然》杂志近日刊发的一篇研究论文称，美国阿肯色州大学（University of Arkansas，简称UARK）研究人员先后在美国宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）和内华达大学（University of Nevada）与来自中国、智利与荷兰的同事进行了合作，他们在一个约65亿光年外的星系中，发现了一次X射线辐射的爆发现象。该现象与两颗中子星合并后形成一颗强磁星的特征相一致。
基于来自美国航空航天局（NASA）的钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）的观测数据分析结果，研究人员能够计算出，在每10亿立方光年的区域内，类似这样的合并事件每年大约会发生20次。钱德拉深场南巡天计划（The Chandra Deep Field-South survey）——当今世界上最深、最灵敏的X射线巡天观测项目——在16年多的时间里对天空某单一区域的X射线进行了100多次观测，从而能够收集遍布整个宇宙的有关星系的信息。
UARK艺术与科学学院物理学助理教授Bret Lehmer介绍道：“中子星之所以神秘，因为它们内部的物质密度极其高，与人类实验室中任何可以复制的东西都大相径庭。我们目前对于中子星中物质的物理状态还不是很了解。然而，中子星的合并现象提供了大量独一无二的观测数据，能够为研究中子星本身的特性以及它们碰撞时发生的现象提供线索。”一方面，之前有研究项目利用引力波和伽马射线观测技术，发现了两颗合并中的中子星，从而让天文学家对这类天体有了进一步的认识。另一方面，该研究小组还利用这些最新信息在钱德拉天文台的X射线数据中，寻找与他们所了解的中子星合并相一致的现象模式。Lehmer解释道：“一个关键的证据是，随着时间的推移，信号变化的模式——这个过程有一个明亮的阶段，稳定一段时间后，然后再以一种非常特殊的方式减弱。这正是预计中当一颗强磁星正以辐射形式迅速丧失磁场时，会发生的状况。”根据引力波和伽马射线所探测到的合并现象，科学家们对中子星的合并速度也进行了类似的运算，为利用X射线数据去发现宇宙中这种奇异的合并事件提供了更好的依据。
期刊编号： 0028-0836
原文链接： https://m.phys.org/news/2019-04-formation-magnetar-billion-years.html
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