美国国家航空航天局望远镜发现神秘深空信号的新线索

在这位艺术家的概念中，一颗磁星被描绘成向太空中失去物质，航空航天这种喷射可能会导致其旋转变慢。局望磁星强烈扭曲的远镜磁场线（显示为绿色）会影响来自该物体的带电物质的流动，该物体是发现中子星的一种。图像：uux.cn/美国国家航空航天局/JPL加州理工学院
（神秘的神秘深空地球uux.cn）据美国宇航局喷气推进实验室：使用该机构的两台X射线望远镜，研究人员能够放大一颗死星释放出明亮、信号线索短暂的美国无线电波爆发时的异常行为。
是航空航天什么导致了来自深空的神秘无线电波爆发？天文学家可能离给出这个问题的答案更近了一步。两台美国国家航空航天局X射线望远镜最近观测到一次这样的局望事件——被称为快速射电暴——发生前后仅几分钟。这一前所未有的远镜观点使科学家们走上了更好地了解这些极端无线电事件的道路。
虽然它们只持续几分之一秒，发现但快速射电暴释放的神秘深空能量大约相当于太阳一年的能量。它们的信号线索光也形成类似激光的光束，将它们与更混乱的美国宇宙爆炸区分开来。
因为爆发非常短暂，通常很难确定它们来自哪里。在2020年之前，那些被追踪到其源头的恒星起源于我们银河系之外——对天文学家来说太远了，无法看到是什么创造了它们。随后，一场快速射电暴在地球的主星系爆发，起源于一种名为磁星的密度极高的物体——一颗爆炸恒星的坍塌残骸。
2022年10月，同一颗磁星——称为SGR 1935+2154——产生了另一次快速射电暴，这一次由美国国家航空航天局在国际空间站上的NICER（中子星内部成分探测器）和低地球轨道上的NuSTAR（核光谱望远镜阵列）进行了详细研究。望远镜观察磁星数小时，捕捉到快速射电暴前后源物体表面及其周围发生的情况。2月14日发表在《自然》杂志上的一项新研究描述了这些结果，这是美国国家航空航天局望远镜如何合作观察和跟踪宇宙中短期事件的一个例子。
爆发发生在两次“故障”之间，当时磁星突然开始加速旋转。据估计，SGR 1935+2154直径约为12英里（20公里），每秒旋转约3.2次，这意味着其表面以约7000英里/小时（11000公里/小时）的速度移动。减慢或加快它的速度都需要大量的能量。这就是为什么研究作者惊讶地发现，在故障之间，磁星在短短9个小时内减速到低于故障前的速度，比磁星中观察到的速度快100倍左右。
“通常情况下，当故障发生时，磁星需要几周或几个月才能恢复正常速度，”台湾国立彰化教育大学的天体物理学家、新研究的主要作者胡金平说。“所以很明显，这些物体发生的事情比我们之前想象的要短得多，这可能与射电暴产生的速度有关。”
旋转周期
当试图拼凑出磁星如何产生快速射电暴时，科学家们有很多变量要考虑。
例如，磁星（中子星的一种）密度非常大，一茶匙的磁星物质在地球上的重量约为10亿吨。如此高的密度也意味着强大的引力:一颗棉花糖落到一颗典型的中子星上会产生早期原子弹的冲击力。
强大的引力意味着磁星表面是一个不稳定的地方，定期释放X射线和高能光的爆发。在2022年发生快速射电暴之前，磁星开始释放X射线和伽马射线（甚至更高能的光波长）喷发，这些射线是在高能太空望远镜的外围视野中观察到的。这种活动的增加促使任务操作员将NICER和NuSTAR直接指向磁星。
该研究的合著者、马里兰大学帕克学院和美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的科学家Zorawar Wadiasingh说:“在这次故障之前发生的所有X射线爆发，原则上都有足够的能量产生快速射电暴，但它们没有。”“因此，在经济放缓期间似乎发生了一些变化，创造了一系列合适的条件。”
SGR 1935+2154还可能发生了什么事情来产生快速射电暴？一个因素可能是磁星的外部是固体，高密度将内部挤压成一种叫做超流体的状态。偶尔，两者会不同步，就像水在旋转的鱼缸里晃荡一样。当这种情况发生时，流体可以向地壳输送能量。论文作者认为这可能是导致快速无线电爆发的两个小故障的原因。
如果最初的故障导致磁星表面出现裂缝，它可能会像火山爆发一样将恒星内部的物质释放到太空中。失去质量会导致旋转的物体减速，因此研究人员认为这可以解释磁星的快速减速。
但是，由于只实时观察了其中一次事件，该团队仍然无法确定这些因素中的哪一个（或其他因素，如磁星的强大磁场）可能导致快速射电暴的产生。有些可能根本与爆炸无关。
“毫无疑问，我们观察到了一些对我们理解快速射电暴很重要的东西，”戈达德太空中心的研究员、专门研究磁星的NICER科学团队成员乔治·尤恩斯说。“但我认为我们仍然需要更多的数据来完成这个谜团。”
关于任务的更多信息
NuSTAR是加州理工学院领导的一项小型探索任务，由南加州美国国家航空航天局喷气推进实验室为该机构的科学任务理事会管理，是与丹麦技术大学和意大利航天局（ASI）合作开发的。该航天器由弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司制造。NuSTAR的任务操作中心位于加州大学伯克利分校，官方数据档案位于美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的美国国家航空航天局高能天体物理科学档案研究中心。意大利航天局提供该任务的地面站和镜像数据档案。加州理工学院为美国国家航空航天局管理JPL。
有关NuSTAR任务的更多信息，请访问:https://www.nustar.caltech.edu/
机遇号天体物理探测器NICER是国际空间站上的外部有效载荷。NICER由美国国家航空航天局的戈达德太空飞行中心管理和运营；其数据存档在美国国家航空航天局的HEASARC。美国国家航空航天局的探索者计划利用太阳物理和天体物理科学领域创新、高效的管理方法，为从太空进行世界级科学研究提供频繁的飞行机会。
有关NICER任务的更多信息，请访问:https://www.nasa.gov/nicer