NASA望远镜发现神秘深空信号的新线索
在这幅艺术家的构想图中，磁星的物质正在向太空流失，这种抛射会导致其旋转速度减慢。磁星强大而扭曲的磁力线（绿色部分）会影响带电物质从该天体（一种中子星）中流出。
影像来源：NASA/JPL-Caltech
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、短暂的无线电波爆发时的不稳定行为。
是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又近了一步。两台NASA的X射线望远镜最近观测到一个这样的事件——被称为快速射电暴——发生前后仅几分钟的时间。这一史无前例的观测结果让科学家们走上了更好地理解这些极端射电事件的道路。
虽然快速射电暴只持续几分之一秒，但其释放的能量却相当于太阳一年释放的能量它们的光线还能形成类似激光的光束，使它们有别于更加混乱的宇宙爆炸。
由于天体爆发非常短暂，通常很难确定它们来自哪里。在2020年之前，那些被追踪到的射电暴来源于我们的银河系之外–因为距离太远，天文学家无法看到它们的成因。随后，地球的母星系爆发了一次快速射电暴，它来自一个密度极高的物体，被称为磁星–一颗恒星爆炸后坍塌的残骸。
2022年10月，同一颗磁星——名为SGR 1935+2154——产生了另一次快速射电暴，NASA在国际空间站的NICER（中子星内部成分探测器）和近地轨道上NuSTAR（核光谱望远镜阵列）对这次射电暴进行了详细研究。这些望远镜对磁星进行了数小时的观测，捕捉到了快速射电爆发前后在源天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对这一结果进行了描述，这是NASA望远镜如何合作观测和跟踪宇宙中短暂事件的一个范例。
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12英里（20公里），每秒旋转3.2次，这意味着它的表面移动速度约为7,000英里/小时(11,000公里/小时)。让它减速或加速都需要大量的能量。这就是为什么研究作者惊讶地发现，在两次故障之间，磁星在短短9小时内减速到低于故障前的速度，或者说比以往在磁星中观测到的速度快100倍。
“通常，当故障发生时，磁星需要几周或几个月的时间才能恢复到正常速度。”台湾国立彰化教育大学的天体物理学家、这项新研究的第一作者胡金平（音译）说。“所以很明显，这些天体发生事情的时间尺度显然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需要考虑。
例如，磁星（中子星的一种）的密度非常高，一茶匙的磁星物质在地球上就有十亿吨重。如此高的密度也意味着强大的引力：棉花糖落在一颗典型的中子星上的冲击力相当于一颗早期的原子弹。
强大的引力意味着磁星的表面是一个不稳定的地方，会定期释放X射线和高能光的爆发。在2022年发生的快速射电暴之前，这颗磁星开始释放X射线和伽马射线（甚至更高能量的光波长），高能太空望远镜的外围视野可以观测到这些爆发。这种活动的增加促使任务操作员将NICER和核星直接对准磁星。
“原则上，在这个故障之前发生的所有X射线爆发都有足够的能量来产生快速射电暴，但它们没有。”研究报告的合著者、马里兰大学帕克分校和美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究科学家佐拉瓦尔·瓦迪辛格说。“因此，似乎有什么东西在减速期间发生了变化，创造了一系列合适的条件。”
SGR 1935+2154还可能发生了什么，从而产生了快速射电暴？其中一个因素可能是磁星的外部是固态的，而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动一样。当这种情况发生时，流体就会向地壳输送能量。论文作者认为，这很可能就是导致快速射电爆发的两次故障的原因。
如果最初的故障导致磁星表面出现裂缝，那么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。
但由于只实时观测到了其中一个事件，研究团队仍无法确定这些因素（或其他因素，如磁星的强大磁场）中的哪一个可能会导致产生快速射电暴。有些因素可能根本与射电暴无关。
“毫无疑问，我们已经观察到了一些对我们理解快速射电暴很重要的东西。”戈达德的研究员乔治·尤尼斯说，他是NICER科学团队的一名成员，专门研究磁星。“但我认为我们还需要更多的数据来解开这个谜团。”
关于任务的更多信息
NuSTAR是一项小型探索任务，由加州理工学院牵头，位于南加州的NASA喷气推进实验室负责管理，并与丹麦技术大学和意大利航天局（ASI）合作开发。航天器由位于弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司制造。NuSTAR的任务运行中心设在加利福尼亚大学伯克利分校，官方数据档案设在NASA戈达德太空飞行中心的高能天体物理学科学档案研究中心。ASI提供任务的地面站和镜像数据档案。加州理工学院为NASA管理喷气推进实验室。
如欲了解有关NuSTAR任务的更多信息，请访问：
https://www.nustar.caltech.edu/
NICER是一项天体物理学探索机会任务，是国际空间站上的外部有效载荷。NICER由NASA戈达德太空飞行中心管理和运营；其数据在NASA HEASARC存档。NASA的探索者计划利用太阳物理学和天体物理学科学领域的创新、精简和高效的管理方法，为从太空进行世界级科学调查提供频繁的飞行机会。
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