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空间望远镜6500光年外发现55万岁奇异磁星


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站  2013-05-28

 

观测发现磁星SGR 0418拥有较弱的磁场,但是仍然能够发生X射线爆发,这一点改变了传统上人们对磁星的认识。这一发现暗示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见

观测发现磁星SGR 0418拥有较弱的磁场,但是仍然能够发生X射线爆发,这一点改变了传统上人们对磁星的认识。这一发现暗示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见

  新浪科技讯 北京时间5月28日消息,据美国宇航局官方网站报道,磁星是一类周期性爆发剧烈辐射的致密星体,它是恒星死亡后留下的残骸,其中一些是宇宙中最极端的天体。近日利用美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜和其它数颗卫星开展的一项观测结果显示,磁星可能要比原先设想中的更加多样化,并且在数量上也更为常见。

  当一颗大质量恒星耗尽燃料,其核心发生塌缩形成一颗中子星。这是一种密度超高的天体,直径一般仅有10~15英里(16~24公里)。在塌缩过程中释放的大量势能引发超新星爆发,将整个天体的外层物质向外抛射出去,留下一个致密的内核,即中子星。

  绝大部分中子星的自转速度都非常快,达到每秒好几圈的程度,但是也有一些的自转速度较慢,每自转一周需要好几秒,并不时向外爆发剧烈的X射线辐射。由于此时产生这些爆发的唯一可能能源便是储存于星体内部的磁能,因此这些天体就被称为“磁星”。

  绝大部分磁星表面都用极强的磁场,比普通中子星的表面磁场强数万倍。然而最新观测显示一颗编号为SGR 0418+5729(简称:SGR 0418)的磁星却似乎有些与众不同:其表面的磁场强度与一般的中子星相仿。

  西班牙巴塞罗那空间科学研究所的南达·里阿(Nanda Rea)表示:“我们发现SGR 0418的地表磁场比任何其它磁星都更低。这对于我们理解中子星演化以及超新星爆发的本质具有重要意义。”

  研究人员在过去3年里一直借助钱德拉空间望远镜对磁星SGR 0418开展监测工作,另外还调用了欧空局的XMM-牛顿空间望远镜,美国宇航局的雨燕空间望远镜以及RXTE卫星。这些设备的联合工作,通过观测其在X射线爆发时的自转速度变化现象可以对其外部磁场的强度进行精确估算。这种X射线爆发很可能是由于这些中子星地表下积聚缠绕的强大磁力线不断积压,最终强大的应力导致中子星地表开裂引发的。

  此项研究的论文合著者,意大利国家天体物理研究院的格兰卢卡·以色列(GianLuca Israel)表示:“磁星和一般意义上的中子星存在差异,而SGR 0418则和一般的磁星也存在显著不同。”

  通过对中子星本身及其地表的降温,以及其强大磁场的衰减模型研究,研究人员估算出磁星SGR 0418的年龄约为55万年。这就使其比其它大部分磁星的年龄更老,正是由于经历了相对漫长的时间,因此这颗磁星的地表磁场强度发生了衰减。然而由于其表层结构相对脆弱,而其内部磁场强度仍然较强,因此爆发现象仍然能够发生。

  SGR 0418的案例意味着可能还有更多年老的磁星,在它们的地表下方隐藏着强大的磁场,这也就暗示磁星的产生速率很有可能高达原先估算值的5~10倍。乔斯·彭斯(Josè Pons)来自西班牙阿利坎特大学,他表示:“根据对SGR 0418的模型研究结果,我们认为大体上平均每年每个星系中都会有一颗安静的中子星发生磁星那样的爆发事件。”

  这一模型的另一项结果则是认为在50多万年前 SGR 0418的形成初期,这颗天体的磁场曾经非常强大。这一事实,加上这类天体的巨大数量表明,形成这些天体的原始大质量恒星体应当拥有强大的磁场,或者也有可能是在超新星爆发时作为其内核塌缩产物的中子星超高速自转产生了剧烈的磁场。

  如果大量的中子星在形成初期都拥有强大的磁场,那么我们此前所观测到的伽马射线暴事件中的很大一部分可能并非来自黑洞,而是这些中子星向磁星的转变。另外,这些磁星对引力波——即宇宙中的时空涟漪的影响,也可能要比我们原先设想的更大。磁星SGR 0418表面相对较弱的磁场最早是在2010年被发现的。然而当时由于数据缺乏,科学家们仅能确定出其磁场的上限值而非精确数值。

  SGR 0418位于银河系,距离地球约6500光年。有关此项研究的论文将发表于6月10日出版的《天体物理学杂志》上。钱德拉空间望远镜隶属于美国宇航局,由马歇尔空间飞行中心负责管理,总部位于麻省剑桥的史密松天体物理中心负责钱德拉望远镜的科学运行工作。(晨风)

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NASA挽救受损太空望远镜:仍存修复希望

  新浪科技讯 北京时间5月24日消息,据美国《探索》杂志网站报道,近日美国宇航局专事系外行星搜寻的开普勒空间望远镜发生严重故障导致正常的观测工作被迫暂停,但是工程师们目前还并不打算就这样放弃这台太空利器。但是即便在最坏的情况下,开普勒望远镜被证明已经无法恢复,科学家们同样认为这台望远镜很有可能实际上已经达成了它此行最大的目标:发现一颗位于宜居带的类地行星——只是我们还没有意识到罢了。

  威廉·巴洛斯基(William Borucki)是美国宇航局埃姆斯研究中心开普勒项目首席科学家,他表示:“我们手里积攒了大量的数据有待进行全面分析。”他说:“在我们已经分析完的数据中已经发现了大量地球大小的行星,以及很多位于宜居带区域的系外行星体,因此我们对此非常乐观,即:我们将会发现一颗大小和地球相仿,围绕一颗和太阳类似的恒星,并且距离适当,因而落入宜居带内的系外行星。我们现在掌握的尚待分析的海量数据中很有希望会达成这样的发现。”

  在轨运行4年来,开普勒空间望远镜致力于搜寻太阳系以外围绕其它恒星运行的行星体。但就在上周,这台望远镜的指向系统发生故障,导致望远镜无法实现对观测目标的精确定位。开普勒望远镜的工作原理是对遥远的恒星进行持续的监视,以察觉其亮度发生的细微变化,其中的有些变化可能是由于行星体从恒星前方经过时阻挡其光线而发生的。但是由于指向系统的故障,开普勒望远镜难以进行这样的持续观测。

  开普勒借以实现精确指向的装置被称为“反应轮”,它需要3个反应轮来维持精确指向。开普勒一共安装了4个反应轮,其中一个为备份,但现在已经有两个反应轮损坏,已经无法配齐定位所需要的3个反应轮。

  工程师们目前正绞尽脑汁想要挽救这台功勋赫赫的望远镜,到目前为止这台设备已经找到了132颗得到确认的系外行星,另有2700颗系外行星候选体正等待确认。科学家们最感兴趣的目标是那些大小和地球相仿,并且在宜居带中运行的行星。所谓宜居带就是行星距离太阳远近适当,因此水体可以液态形式存在的区域范围,一般认为液态水是生命生存必不可少的条件。巴洛斯基表示:“我相信数据中还隐藏着我们尚未发现的其它行星。”他坚信开普勒科学组此后在对积攒的尚未分析的数据进行梳理时还将有新的发现。

  在上周与媒体进行的一场电话会议上,美国宇航局管理层表示仍然存在修复开普勒望远镜的希望。目前的备选方案包括让地面指令开普勒望远镜上的那两个失效反应轮强行反转,看看是否可以让其恢复功能。但即便这一措施起作用,开普勒也将需要额外对抗来自太阳光压的影响,时不时的需要启动发动机修正自身姿态,这样做将会额外消耗燃料,从而缩短它的运行寿命。

  查尔斯·索贝克(Charles Sobeck)是开普勒项目副主管,同样来自埃姆斯研究中心。他表示:“和许多卡住轮子的情况一样,你会希望震动它一下,看看能不能修好它。”美国宇航局将花费数周时间评估各种救援方案并最终决定采取的具体措施。

  然而并不是每个人都对前景那么乐观。比如加州理工学院的天文学家麦克·布朗(Mike Brown)就在自己的推特上写道:“我觉得说‘任务还有希望’,意思就是‘这次任务完蛋了。’或许开普勒望远镜还可以被用来开展其他工作,但是我的孩子,我认为这次任务已经终结了。”

  就在开普勒望远镜发生故障之前不久,另外一个研究小组发现了一种新的方法来利用开普勒的数据,他们借助爱因斯坦的狭义相对论原理在开普勒的数据中找到了一颗新的系外行星。

  这种方法与开普勒望远镜的传统方法相比,差别在于它主要观测一种由于狭义相对论效应引发的恒星突然增亮现象。而传统上,开普勒采取的方法是观察由于行星通过视线方向时遮挡恒星光芒而导致的恒星亮度减弱现象。(晨风)

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