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奇异的“慢”中子星挑战我们关于死星的理论

时间:2023-08-12来源:网络作者:小白


一个蓝绿色的小球体坐落在黑暗的宇宙中,从两极发出略带紫色的喷流。一个新发现的“慢”磁星,一种中子星的插图。 图片鸣谢:ICRAR


神奇的地球uux.cn据美国宇宙网 罗伯特·李:天文学家发现了一颗中子星,它具有难以置信的强大磁场,释放能量的速度比以往任什么时候候都慢。


新发现的天体是一种被称为磁星的中子星。这颗特殊的太阳残骸如此不同寻常的真相是,当它的兄弟姐妹以几秒到几分钟的间隔发射能量时,这颗中子星的时间表更加悠闲,以22分钟的间隔发射无线电波。


这使得这颗磁星——命名为GPM J1839-10,位于距离地球15,000光年的Scutum星座——成为迄今为止发现的周期最长的磁星。GPM J1839-10也爆发出持续时间是类似长周期磁星的五倍的辐射。


“这个非凡的物体挑战了我们对中子星和磁星的理解,它们是宇宙中最奇特和最极端的物体,”研究重要作者、澳大利亚科廷大学天文学家娜塔莎·赫尔利-沃克在一份声明中说。


死亡线以下的存在使得这些中子星更加极端


像所有的中子星一样,GPM J1839-10这样的磁星是在大质量太阳到达生命尽头时产生的。随着核聚变燃料的耗尽,太阳不再能平衡自身重力的向内作用力。


这导致它们的核心坍塌,这些太阳的外层在大规模超新星爆炸中脱落。坍缩导致一个质量约为太阳质量的太阳核心坍缩到不大于12英里 19公里直径的宽度——大约相当于地球上一个城市的大小。


这导致了物质密度如此之高的太阳残骸,如果将一汤匙的物质带到地球,其重量将达到令人难以置信的10亿吨。直径的快速减小导致新生中子星的旋转速度增加,导致它每秒钟旋转700次。所有这些都被包裹在宇宙中最强大的磁场中,比地球的磁气圈强大10万亿倍。难怪中子星和磁星被认为是奇异的。


并不是所有的磁星都发出无线电波或快速旋转。随着中子星的老化,它们失去了角动量,速度变慢,磁场减弱。这意味着较老的磁星磁场太弱,无法产生高能发射,这个阈值被称为“死亡线”


根据这项新研究背后的团队,GPM J1839-10旋转缓慢,这表明它是一颗较老的磁星,因此磁场太弱,无法产生无线电波。换句话说,它在死亡线以下,但它还活着。


“假设它是一颗磁星,这个物体应该不可能产生无线电波。但是我们看到了。赫尔利-沃克说:“我们谈论的不仅仅是无线电发射的一个小信号。“每隔22分钟,它会发出一个5分钟的无线电波长能量脉冲,它已经这样做了至少33年。无论这背后的机制是什么,都是非同寻常的。”


GPM J1839-10的存在不仅挑战了科学家对中子星的理解,还可能意味着这个挑战死亡的物体代表了一种全新的太阳残余。


慢车道上的生活:寻找长周期磁星


奇异的“慢”中子星挑战我们关于死星的理论


参与搜寻这种极端磁星的望远镜示意图。显示几个大型射电望远镜位置的地球图 图片鸣谢:MeerKAT -鸣谢:南非射电天文台 SARAO,Gran Telescopio Canarias -鸣谢:Daniel López/IAC,Murchison Widefield阵列-鸣谢:Marianne Annereau,巨型Metrewave射电望远镜-鸣谢:NCRA,澳大利亚SKA探路者-鸣谢:CSIRO/蜻蜓媒体,澳大利亚望远镜小型阵列-鸣谢:CSIRO,巴夏礼射电望远镜,Murriyang -鸣谢:CSIRO,甚大阵列-鸣谢:AUI/NRAO,XMM-Newton -鸣谢


GPM J1839-10是发现的第二颗“慢”磁星,前一颗磁星是由科廷大学本科生研究生泰龙·奥多尔蒂发现的。


最初,即使是首次发现背后的团队也对他们的发现感到困惑,他们将身体描述为一个神奇的短暂物体,它会间歇性地出现和消失,并每小时发出大约三次强大的能量束。


“我们被难住了,”赫尔利-沃克解释道。“所以我们开始寻找类似的物体,以查明这是一个孤立的事件还是只是冰山一角。”


在2022年7月至9月期间,该团队使用位于西澳大利亚内陆的射电望远镜Murchison Widefield Array MWA搜寻天空。这次搜索找到了GPM J1839-10。


研究小组继续他们的研究,用澳大利亚的三台CSIRO 英联邦科学和工业研究组织射电望远镜、南非的MeerKAT射电望远镜、GTC 10米望远镜和欧洲的XMM-Newton空间望远镜进行观测。


一旦Hurley-Walker和他的同事们确定了GPM J1839-10的坐标,他们就开始从世界领先的射电望远镜中搜索档案数据,看看过去是否观察到过磁星。


“它出现在印度的巨型微波射电望远镜 GMRT的观测中,美国的甚大阵列 VLA的观测可以追溯到1988年,”科廷大学的研究人员说。“对我来说,那是一个不可思议的时刻。当我们的望远镜首次记录到来自这个物体的脉冲时,我才五岁,但是没有人注意到它,它在数据中隐藏了33年。


"他们错过了它,因为他们没料到会找到这样的东西。"

澳大利亚东北部热带雨林气候成因解析

澳大利亚东北部之所以形成热带雨林气候,关键在于多重因素的共同作用。这里,我们逐一解析其成因。赤道低压带与地形影响 澳大利亚东北部受赤道低压带控制,盛行上升气流,导致降水充沛。加之该地区位于大分水岭东侧,作为东南信风的迎风坡,地形雨频发,进一步增加了降水量。海洋暖流的作用 沿岸东澳大利亚暖流的流经,为这一区域带来了增温增湿的效果,对热带雨林气候的形成起到了关键作用。1季节与气温特点 澳大利亚地处南半球,季节与中国相反。年平均气温北部高达27℃,南部也有14℃,这样的气候条件为热带雨林的生长提供了适宜的环境。2地形与气候分布 澳大利亚地形独特,东部山地、中部平原、西部高原的分布对气候有着重要影响。东部山地的迎风坡效应,加上中部平原的广阔地带,共同促成了东北部热带雨林气候的形成。以下表格详细列举了澳大利亚的气候与地形特点: 特点描述 气候带北部热带,南部温带 季节与中国相反,夏季12-2月 年平均气温北部27℃,南部14℃ 地形东部山地,中部平原,西部高原 干旱地带占比约70%国土属于干旱或半干旱3干旱与适宜居住地带 值得注意的是,澳大利亚约70%的国土属于干旱或半干旱地带,中部大部分地区不适合人类居住。然而,在东南沿海地带,雨量充沛,气候湿润,是畜牧及耕种的主要区域。澳大利亚东北部热带雨林气候的形成,是赤道低压带、地形、海洋暖流以及独特地形分布等多重因素共同作用的结果。这一气候特点,不仅为澳大利亚的自然景观增添了独特魅力,也对该地区的生态环境和经济发展产生了深远影响。

ALMA 观测行星形成的尘埃遗址

PDS 70的伪彩色合成图像。左面板显示了之前在0.87毫米处的ALMA观测结果,右面板显示了3毫米处的新ALMA观测值。合成图像将毫米/亚毫米连续图像与ALMA(红色)、W.M.Keck天文台的红外连续图像(绿色)和VLT拍摄的氢发射线的光学图像(蓝色)相结合。图像显示,ALMA观测到的尘埃排放在Keck和VLT探测到的行星外形成了环状结构。在3毫米的波长处,可以明显看到粉尘排放集中在西北方向(图像的右上角)。来源:uux.cn/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),W.M.Keck天文台,VLT(ESO),K.Doi(MPIA)(神秘的地球uux.cn)据ALMA望远镜:阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)通过在刚刚形成的行星轨道外检测到高浓度的尘埃颗粒(一种行星形成材料),成功地观测到了行星形成的地点。由Kiyoaki Doi领导的一个国际研究小组,当时是日本国家天文台(NAOJ)/高级研究生大学SOKENDAI的博士生,目前是马克斯·普朗克天文学研究所的博士后,用ALMA对一颗名为PDS 70的年轻恒星周围的原行星盘进行了3毫米波长的高分辨率观测。该天体拥有两颗已知的行星,新的ALMA观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的局部积聚。这一发现表明,已经形成的行星为行星积累了物质,并促进了下一颗行星的潜在形成。这项工作有助于揭示由多个行星组成的行星系统的形成过程,如太阳系。这篇题为“ALMA波段3观测揭示的PDS 70盘的不对称尘埃积聚”的文章已被《天体物理学杂志快报》接受发表。它可以在arXiv预印本服务器上找到。迄今为止,已经在太阳系内外发现了5000多颗行星。在某些情况下,它们组成了由多个行星组成的行星系统。这些行星被认为起源于围绕年轻恒星的原行星盘中的微米级尘埃颗粒。然而,这些尘埃颗粒是如何在局部积累并导致行星系统形成的,目前尚不清楚。PDS 70是唯一已知的在原行星盘内具有已形成行星的天体,这一点已通过光学和红外观测得到证实。揭示该天体中尘埃颗粒的分布将有助于深入了解已经形成的行星如何与周围的原行星盘相互作用,并可能影响随后的行星形成。之前对0.87毫米ALMA的观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的环形排放。然而,发射源可能在光学上很厚(不透明,近侧的灰尘颗粒会遮挡后面的灰尘颗粒),观察到的发射分布可能无法准确反映灰尘颗粒的分布。由Kiyoaki Doi领导的研究人员使用ALMA在3mm波长下对PDS 70周围的原行星盘进行了高分辨率观测。3mm处的观测值在光学上更薄(更透明),从而更可靠地提供了尘埃颗粒的分布。3毫米的新观测结果显示,与之前的0.87毫米观测结果不同,尘埃排放集中在行星外尘埃环内的特定方向。这表明,尘埃颗粒是行星的组成部分,在狭窄的区域积聚并形成局部团块。行星外的尘埃团表明,已经形成的行星与周围的星盘相互作用,将尘埃颗粒集中在轨道外缘的一个狭窄区域。这些聚集的尘埃颗粒被认为会生长成一颗新行星。行星系统的形成,就像太阳系一样,可以通过重复这个过程从内到外依次形成行星来解释。这项工作通过观测捕捉了已经形成的行星如何与周围环境相互作用并触发下一颗行星的形成,有助于我们理解行星系统的形成。领导这项工作的Kiyoaki Doi说:“天体由多个组件组成,每个组件都发射不同波长的辐射。因此,在多个波长下观察同一物体可以提供对目标的独特视角。“在PDS 70中,行星是在光学和红外波长下发现的,而原行星盘是在毫米波长下观察到的。这项工作表明,即使在ALMA的观测波长范围内,星盘也表现出不同的形态。“这突显了跨不同波长观测的重要性,包括使用ALMA进行多波长观测。使用不同望远镜在不同观测设置下观测目标的多个组成部分对于全面了解整个系统是必要的。”
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