科学家发现了一个具有固体表面的磁化死星

科学家发现了一个具有固体表面的磁化死星艺术家的印象图显示了Westerlund1.星团中的一颗磁星IXPE是美国国家航空航天局和意大利航天局之间的一项合作，它允许科学家通过测量X射线的偏振，也就是光波的振荡方向来检查太空中的X射线。该小组研究了磁星4U0142+61，它位于仙后座，距地球约13000光年。磁星是中子星-大质量恒星坍缩后的残余核心，它们在生命的最后阶段会形成超新星爆炸。与其他中子星不同，它们有一个巨大的磁场--宇宙中最强大的磁场，并发出明亮的X射线，并显示出不稳定的活动期，在短短一秒钟内释放出的能量比我们的太阳一年所释放的能量大几百万倍，这被认为是由其超强的磁场驱动的，比标准中子星强100到1000倍。研究小组发现，如果X射线穿过大气层，那么偏振光的比例要比预期的低得多。(偏振光是指晃动都在同一方向的光--也就是说，电场只以一种方式振动。大气层就像一个过滤器，只选择光的一种偏振状态）。研究小组还发现，对于能量较高的光粒子来说，与能量较低的光相比，偏振角--摆动--正好翻转了90度，这与理论模型预测的一样，如果恒星有一个固体外壳，周围有一个充满电流的外部磁层。共同第一作者、IXPE科学小组的成员SilviaZane教授（UCLMullard空间科学实验室）说。"这完全出乎意料，之前我确信会有一个大气层，而这颗恒星的气体已经达到了一个临界点，并以类似于水可能变成冰的方式变成了固体，这是该恒星难以置信的强磁场带来结果。但是，与水一样，温度也是一个因素--更热的气体将需要更强的磁场才能变成固体。下一步工作是观察具有类似磁场的更热的中子星，以研究温度和磁场之间的相互作用如何影响恒星表面的特性。"主要作者、帕多瓦大学的罗伯托-塔维纳博士说。"我们能观察到的最令人兴奋的特征是偏振方向随能量的变化，偏振角正好摆动90度。这与理论模型的预测一致，证实了磁星确实被赋予了超强的磁场。"量子理论预测，在强磁化环境中传播的光在两个方向上被极化，即平行和垂直于磁场。观察到的偏振的数量和方向带有磁场结构和中子星附近物质的物理状态的印记，提供了其他方式无法获得的信息。在高能量下，与磁场垂直偏振的光子（光的粒子）预计将占主导地位，从而导致观察到的90度偏振摆动。来自帕多瓦大学的RobertoTurolla教授，也是UCLMullard空间科学实验室的名誉教授说："低能量下的极化告诉我们，磁场很可能强大到将恒星周围的大气变成固体或液体，这种现象被称为磁凝结。"该恒星的固体外壳被认为是由离子的晶格组成的，被磁场固定在一起。原子不会是球形的，而是在磁场的方向上拉长的。磁星和其他中子星是否有大气层仍然是一个有争议的话题。然而，这篇新论文是对中子星的首次观察，其中固体外壳是一个可靠的解释。英属哥伦比亚大学（UBC）的杰里米-海尔教授补充说："同样值得注意的是，包括量子电动力学效应，正如我们在理论建模中所做的那样，得到的结果与IXPE的观测结果相一致。尽管如此，我们也在研究解释IXPE数据的替代模型，对于这些模型仍然缺乏适当的数字模拟。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337229.htm

NASA成像X射线偏振探测仪（IXPE）发回船底座脉冲星风星云的观测图像

NASA成像X射线偏振探测仪（IXPE）发回船底座脉冲星风星云的观测图像这张图片显示了船底座脉冲星风星云。浅蓝色代表来自NASA的成像X射线偏振探测器的X射线偏振数据。粉色和紫色对应的是美国宇航局钱德拉X射线观测站的数据，该观测站之前已经多次观测过船底座。美国宇航局的哈勃太空望远镜贡献了背景中的星星。在这张新图片中，朦胧的浅蓝色光晕对应的是船底座的首次X射线偏振数据，它来自于美国宇航局的成像X射线偏振探测器，简称IXPE。一条指向右上角的微弱的蓝色模糊线，对应于从脉冲星中以大约一半的光速射出的高能粒子的喷流。粉红色的X射线"弧线"被认为是标志着甜甜圈状区域的边缘，在那里，脉冲星的风会对高能粒子进行冲击和加速。脉冲星本身位于图像中心的白圈处。粉色和紫色对应的是美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据，该天文台以前曾多次观测过船底座。金色的星星是由NASA的哈勃太空望远镜拍摄的。测量偏振与电磁波的组织方式有关，使科学家们对像脉冲星这样的宇宙物体如何将粒子加速到高速有了前所未有的了解。艺术家描绘的地球轨道上的IXPE资料来源：美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的高级科学家菲尔-卡雷特说："通过IXPE，我们正在使用像船底这样的极端天体作为实验室来研究天体物理学中一些最紧迫的问题，例如在恒星爆炸后很久，粒子如何被弹射到接近光速。"在最近的一项研究中，科学家们对他们在船底脉冲星风星云的X射线中发现的高度偏振感到惊讶。IXPE对这个天体的观测结果于12月发表在《自然》杂志上。《自然》研究的主要作者、中国广西南宁的广西大学教授、曾在罗马的意大利国家天体物理研究所/空间天体物理学和行星学研究所（INAF/IAPS）担任博士后研究员的谢飞说："这是迄今为止在天体X射线源中测量到的最高程度的极化。来自美国宇航局成像X射线偏振探测仪（IXPE）对船底脉冲星风星云的观测图像。颜色代表不同的X射线强度，其中最亮的区域为红色，最暗的区域为蓝色。黑线表示基于IXPE数据的磁场方向，银线表示基于澳大利亚望远镜紧凑型阵列的无线电数据的磁场方向。灰色的等值线显示了来自钱德拉数据的X射线强度。脉冲星位于最亮X射线发射的中心附近。资料来源：Xie等人，2022年（自然）。高极化意味着电磁场组织良好；它们在特定的方向上一字排开，并且取决于它们在星云中的位置。更重要的是，IXPE探测到的X射线来自于在脉冲星风星云的磁场中旋转的高能电子，称为"同步辐射"。高度偏振的X射线意味着这些磁场也必须是组织良好的。参与IXPE数据分析的斯坦福大学天体物理学家RogerW.Romani说："与周围有一层物质外壳的超新星残骸相比，X射线的高偏振性表明电子没有被湍流冲击加速，这在其他X射线源中似乎很重要。相反，必须有一些其他的过程参与其中，例如磁重联，这涉及到磁场线的断裂和连接。这是一种磁能被转换为粒子能量的方式。"IXPE数据还表明，磁场在脉冲星的赤道周围排列成一个光滑的甜甜圈状结构。这种形状符合科学家的预期。罗马INAF/IAPS的研究员AlessandroDiMarco说："这个IXPE的X射线偏振测量为船底座脉冲星风星云的谜题增加了一块缺失的部分，他为数据分析做出了贡献。通过以前所未有的分辨率进行测绘，IXPE揭示了中心区域的磁场，显示出与外部星云的无线电图像获得的结果一致。"船底脉冲星距离地球约1000光年，直径约15英里（25公里），每秒旋转11次，比直升机旋翼还快。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349037.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349037.htm

天文学家发现拥有超强磁场的新型恒星HD 45166

天文学家发现拥有超强磁场的新型恒星HD45166HD45166是一个双星系统，距离地球约3000光年，位于摩羯星座。它的主星很大，大部分由氦组成，观测结果表明它有一些无法解释的特性。于是，天文学家利用世界各地的一系列仪器对它进行了更近距离的研究。新数据显示，这颗恒星拥有43000高斯的超强磁场--相比之下，太阳的磁场只有10高斯。这使得HD45166的主星成为迄今发现的磁性最强的大质量恒星。这项研究的第一作者托默-申纳尔（TomerShenar）说："发现一种新型天体令人兴奋。"尤其是当它一直隐藏在人们的视线中时。"这一发现不仅是一种全新的恒星，而且可能有助于解释另一种天文异常现象--具有难以置信的强磁场的中子星，即磁星。迄今为止，已经确认了几十个这样的天体，虽然它们被认为是大质量恒星坍缩时形成的，但目前还不清楚为什么只有一些天体获得了强磁场，成为磁星，而另一些则没有，成为普通的中子星。根据他们的计算，研究小组认为HD45166很可能在死亡时坍缩成一颗磁星，获得更强的磁场--深不可测的100万亿高斯。进一步的观测可能会发现其他类似的恒星似乎也是磁星的祖先，这就可以回答磁星从何而来的问题。这项研究发表在《科学》杂志上。下面的视频展示了这颗恒星的动画效果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378697.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378697.htm

突如其来的自旋下降事件掀开了磁星的神秘面纱

突如其来的自旋下降事件掀开了磁星的神秘面纱磁星是一种中子星，其特点是具有难以置信的强磁场。据估计，这些磁场比地球的磁场强一万亿倍，使磁星成为宇宙中最具磁性的物体之一。它们发出强烈的X射线和伽马射线，可以持续几分之一秒到几分钟，被认为是由储存在其磁场中的能量释放造成的。此外，磁星也会持续发射低水平的X射线。在接下来的几天里，这颗磁星发出了三次类似于快速射电暴的射电暴，随后是长达一个月的脉冲射电发射，尽管这颗恒星的X射线发射行为没有变化的迹象，也没有观察到强X射线暴的证据。由于自旋突变和来自磁星的无线电信号非常罕见，研究小组表示，这些事件的同步性表明了一种关联，为其起源和触发机制提供了线索。研究人员指出，靠近磁极的等离子体脱落，产生的风影响了恒星的动量和磁场，并产生了触发无线电发射所需的组合。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344133.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344133.htm

一个"伪装的怪物"的诞生 大质量恒星的形成被逮个正着

一个"伪装的怪物"的诞生大质量恒星的形成被逮个正着利用SOFIA和另一个观测站--智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）--科罗拉多州博尔德市空间科学研究所的研究科学家彼得-巴恩斯和他的团队在持续的恒星形成过程中检查了这个云层中的磁场。研究磁场的方向可以揭示它们在大质量恒星形成中的作用，这是一个长期存在的问题。大质量恒星的形成过程与它们更普通的恒星不同，它们依靠的是与环境的持续物质交换，而不是从周围的物质盘中吸收质量。一个"伪装的怪物"的诞生之前的ALMA研究表明，在BYF73的核心内有一个"伪装的怪物"：原星MIR2，它的质量大约是太阳的1300倍，负责该区域一半的能量输出。这些ALMA数值将MIR2置于大质量恒星形成的早期阶段，其年龄约为4万年--按照人类的时间尺度，它在人类到达澳大利亚后的某个时间开始形成。巴恩斯说："这很令人兴奋，因为MIR2似乎很年轻，而按照天文标准，大质量恒星的演化非常快，而且非常罕见，因此它们的早期阶段很容易被错过。"来自SOFIA和ALMA的数据都在各自的波长范围内提供了高分辨率和高灵敏度，使巴恩斯和他的团队能够绘制BYF73中尘粒的偏振图。这有助于研究人员确定该云的磁场和气体密度之间的关系--以及这对MIR2的形成可能意味着什么。当重力接管时研究人员发现，磁场的强度和气体的密度都处于恒星形成云的典型范围的高端，但是这两个尺度之间的关系是预期的。这意味着在BYF73中发生的事情不一定是独特的--它只是碰巧是巨大的，而且与它的小尺寸相比，它的巨大密度可能有助于天文学家发现引力接管并允许恒星形成的必要门槛。引力是负责形成恒星的唯一力量，但是BYF73中异常强大的磁场可能起着相反的作用，阻止低质量的恒星形成，直到引力变得足够强大，形成一个怪物。"最初发现大量的物质流入[到MIR2]是非常令人兴奋的，因为已知的较高质量原星的例子太少。从那时起，BYF一直是一个不断给予的礼物。"MIR2仍然处于形成大质量恒星的早期阶段，SOFIA和ALMA的磁场研究之间的协同作用已经帮助澄清了在这个过程中起作用的因素。如果没有他们的发现，BYF73以及其中的MIR2仍将是真正的头号难题。SOFIA是美国宇航局和德国航天局的一个联合项目。DLR提供了望远镜、预定的飞机维护以及对任务的其他支持。美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚的大学空间研究协会和位于斯图加特大学的德国SOFIA研究所合作，管理SOFIA项目、科学和任务操作。该飞机由美国宇航局位于加州帕姆代尔的阿姆斯特朗飞行研究中心703大楼维护和运行。SOFIA在2014年实现了全面的运行能力，并在2022年9月29日结束了它的最后一次科学研究为目的的飞行。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339593.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339593.htm

揭开磁星的秘密：研究人员观察、测试与计算"反差错"理论

揭开磁星的秘密：研究人员观察、测试与计算"反差错"理论这让莱斯大学的天体物理学家MatthewBaring和他的团队能够测试一个关于SGR1935+2154的不寻常的减速原因的新理论，或者说是"反差错"，这是一颗被称为磁星的高磁性中子星，由专门的轨道望远镜及时测量。在本月发表在《自然-天文学》上的一项研究中，巴林和合著者使用来自欧洲航天局X射线多镜任务（XMM-牛顿）和美国宇航局中子星内部成分探测器（NICER）的X射线数据来分析该磁星的旋转。观察表明，突然的减速可能是由该恒星表面的火山状破裂引起的，该破裂将大量粒子的"风"喷入太空。这项研究确定了这种风如何能够改变恒星的磁场，以及可能开启无线电发射的条件，这些无线电发射随后被中国的五百米口径球面望远镜（FAST）所测量。马修-巴林是莱斯大学的物理学和天文学教授"人们推测，中子星的表面可能有类似于火山的东西，"物理学和天文学教授巴林说。"我们的发现表明，情况可能是这样的，在这个场合，破裂很可能是在该星的磁极或附近。"SGR1935+2154和其他磁星是一种中子星，是在强烈引力下坍塌的死星的紧凑残骸。磁星大约有十几英里宽，密度和原子核一样大，每几秒钟旋转一次，具有宇宙中最强烈的磁场。磁星释放出强烈的辐射，包括X射线和偶尔的无线电波和伽马射线。天文学家可以从这些辐射中解读出许多关于这些不寻常的恒星的信息。例如，通过计算X射线的脉冲，物理学家可以计算出一个磁星的旋转周期，或者它进行一次完整的旋转所需的时间，就像地球在一天内所做的那样。磁星的旋转周期通常变化缓慢，需要数万年的时间来减缓每秒一次的旋转。突发事件是指旋转速度的突然增加，这往往是由恒星深处的突然转变造成的。巴林说："在大多数突发事件中，脉动周期变短，意味着恒星的旋转速度比原来快一些。教科书上的解释是，随着时间的推移，恒星的外层、磁化层变慢了，但是内部的、非磁化的核心却没有。这导致了这两个区域之间的边界上的应力积累，而一个突发事件预示着旋转能量突然从旋转较快的核心转移到旋转较慢的地壳。"磁星的突然旋转变慢是非常罕见的，天文学家只记录了三次，包括2020年10月的事件。虽然变慢可以按常规用恒星内部的变化来解释，但反过来可能无法解释。巴林的理论是基于这样的假设：它们是由恒星表面和周围空间的变化引起的。在新的论文中，他和他的合著者构建了一个火山驱动的风模型来解释2020年10月反褶皱的测量结果。该模型只使用标准的物理学，特别是角动量的变化和能量守恒，来解释旋转减速的原因。"一个强大的、大质量的粒子风从恒星上喷出几个小时，可以为旋转周期的下降建立条件。计算表明，这样的风也将有能力改变中子星外磁场的几何形状。这可能是源自于一个类似火山的形成，因为X射线脉动的一般特性很可能要求风从表面的一个局部区域发起。"他说："2020年10月事件的独特之处在于，就在事件发生的几天后，有一个来自磁星的快速无线电爆发，以及此后不久开启的脉冲式、短暂的无线电发射，我们只看到过少量的瞬时脉冲射电磁星，这是我们第一次看到一个磁星的射电开关几乎与"反差错"事件出现。"巴林认为，这种时间上的巧合表明反差错和无线电发射是由同一事件引起的，他希望对火山活动模型的额外研究将提供更多的答案。他说："风的解释提供了一条理解为什么无线电发射会开启的路径。它提供了我们以前没有的新见解"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347161.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347161.htm