不可預測的空間射電爆發可能源於磁星周圍的小行星

2020-11-08 冬哥譜科

一項新的研究發現,以隨機模式發射的神秘的重複無線電波,可能來自中子星用磁風轟擊小行星,這些小行星的移動速度接近光速。

快速射電爆發,或稱FRB,是一種強烈的無線電波脈衝,可以在千分之幾秒內釋放出比太陽近一個世紀所釋放的能量更多的能量。

科學家們在2007年才發現了FRB,由於它們的存在時間很短,關於它們的起源仍有很多未知之處。

由於快速射電爆發是罕見而明亮的,在數百萬光年甚至數十億光年的範圍內都可以看到,研究人員經常假設它們來自災難性事件,如恆星耀斑或碰撞的中子星。

2016年,科學家發現了第一次重複的快速射電爆發,這加深了快速射電爆發的謎團。

當天文學家看到天體事件的重複模式時,他們通常認為天體力學可能起到了作用,比如,一顆完成了圍繞恆星運行軌道的行星,或者一顆被稱為脈衝星的快速旋轉的中子星,它從磁極發出無線電波,從地球的角度看,它像燈塔一樣閃爍。

但奇怪的是,2016年的無線電爆發時間是隨機的。

現在,研究人員認為,圍繞中子星運行的小行星可能有助於解釋至少一些重複的快速射電爆發,即使是那些具有隨機時間的爆發。

這一概念的關鍵在於,粒子的強風往往不僅來自我們的太陽這樣的活恆星,而且還來自死恆星,比如脈衝星。

由於脈衝星具有很強的磁力,它們的風速也很高,而且由於脈衝星的旋轉速度很快,每秒可完成數百圈,它們的風能以相對論速度--也就是接近光速的速度噴出。

科學家們計算出,一個圍繞脈衝星運行的物體--可能是一顆小行星,會在脈衝星的風中刻出一個尾跡。

研究人員計算出,當脈衝星的風穿過這個尾流時,產生的磁場擾動將產生非常窄且極其強烈的無線電波。

研究人員指出,小行星在一個天文單位(AU)或更近的地方圍繞脈衝星旋轉1至10公裡,將產生迄今檢測到的強度的快速射電爆發,特別是如果脈衝星具有強大的磁場的話。

科學家們指出,小行星在脈衝星的高磁力、超高速風中穿梭,將不斷產生強烈的射電光束。

但地球上的天文學家只會在地球上的中子星、小行星和望遠鏡碰巧排成一排的罕見情況下,才會看到這些光束是爆發的。

面對磁星風。

研究人員還探索了當小行星飛過磁星的高度磁性、高度相對論的風時,重複的快速射電爆發可能會是什麼樣子。磁星是一種罕見的中子星,是宇宙中最強的磁鐵。

他們發現,磁星周圍的小行星可以產生比迄今最強的射電爆發強一千倍的快速射電爆發。

科學家們指出,如果這一解釋是正確的,重複快速射電爆發的隨機模式很可能是由一簇小行星幹擾中子星的風造成的,而不是一塊巖石。

「在我們的模型中,有幾百顆小行星,每顆小行星都有自己的光束,」莫特茲說。

研究人員指出,圍繞脈衝星或磁星運行的一顆滿載月球的系外行星也可以解釋這一現象。

莫特茲說,成群的小行星之間的引力相互作用可能會導致它們每個軌道的不規則性,這也會導致天文學家檢測到的任何爆發的時間不均勻。

此外,他補充說,脈衝星和磁星風的磁場將隨著這些中子星的自轉速度而有規律地隨時間波動,這反過來會影響來自任何軌道物體的無線電波的方向,潛在地使計時看起來更隨機。

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