本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
地球繞著自己的地軸旋轉一圈,經歷了一次日夜更替,我們稱這個周期為一天,這個過程大概經歷了24小時。但是你知道,在銀河系的被發現的所有星球中,自轉周期最短的是哪一顆,有多短嗎?
當波蘭科學家尼古拉斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus)提出日心說的那個年代(500年前),這顆銀河系中自轉周期最短的星球,伴隨著閃爍的X射線和無線電波,在浩瀚的銀河系中誕生。後來的科學家們將其命名為J1818.0-1607。
如果當時哥白尼有軌道X射線望遠鏡或強大的無線電接收器,他會親眼目睹這顆磁星的誕生,那是一顆極為罕見的、具有極端扭曲磁場的暴力中子星。僅僅500年後,這顆新生的星球仍然比任何已知的磁星旋轉得更快——自轉周期只有1.4秒!沒錯,在這顆星球上面,一天只有1.4秒。
更值得一提的是,它不但是自轉速度最快的磁星,它的移動速度也比以前發現的任何種類的中子星都快。
像所有的中子星一樣,J1818.0-1607可能是在一顆超新星爆炸死亡後出現的,這顆磁星是其核心被壓碎的殘骸。中子星在天體物理學上很小,其直徑不比威斯康星州的麥迪遜廣場的寬度大。但是,作為宇宙中除黑洞以外已知密度最大的天體,中子星的質量可以和全尺寸的恆星一樣大,中子星上的物質被擠壓到原子失去結構完整性的地步。可以形象地說,整個中子星就是一個巨大的原子核。
只有極少數中子星是磁星。但這並不是J1818.0-1607唯一不尋常的地方,J1818.0-1607也是一顆脈衝星,一種閃爍速度超快的宇宙燈塔,每次旋轉都會變暗變亮。
參與這項研究的研究人員在NASA的一份聲明中說:「只有五個磁星(包括J1818.0-1607)被記錄為脈衝星,只佔已知中子星總數的不到0.2%」。
為了確定磁星的年齡,研究人員追蹤了它的自轉速度是如何隨時間變慢的,並估計了它出生時的自旋速率。從它的起始轉速開始,新生的磁星需要500年的時間才能減速到現在的速度。然而,根據2020年11月26日發表在《天體物理學雜誌快報》(The Astrophysical Journal Letters)上的一篇論文,這個年齡估計有點不可靠。
由於這顆磁星如此年輕,天文學家應該能夠發現產生它的超新星的殘骸,研究人員可能已經發現這些殘骸與磁星有「相對較大」的距離。如果磁星真的有500年的歷史,而超新星遺蹟真的是磁星誕生後的殘留物,那麼它在整個生命周期中都會在銀河系中以每小時1300萬到2600萬公裡的速度移動——比其他已知的大約3000顆中子星中的任何一顆都要快。
然而,如果天文學家估計了磁星的錯誤年齡,或者研究人員確定了錯誤的殘餘物,那麼這顆新生的磁星的移動速度也會被估算錯誤。科學家們仍然在隊此進行進一步的論證。
然而,這顆磁星不能算是銀河系中最年輕的磁星,科學家們此前還發現了另一顆更年輕的磁星,儘管那顆磁星的移動速度比較慢,沒有引起太大的關注。在去年,有天文學家稱他們目睹了一個遙遠星系中的一顆磁星的誕生,按照光的速度來計算,這顆磁星的年齡不超過5歲。
雖然J1818.0-1607的自轉周期為1.4秒,但嚴格意義上,我們不能把這1.4秒稱為一天。因為這顆磁星可能沒有母星,不能像地球或太陽系的其他行星一樣,在自轉和太陽光的作用下產生日夜更替。