又发现不明外星信号？天文学家表示：或为中子星合并的快速射电暴

快速射电暴：来自中子星双星系统相互作用的信号？

             

艺术家插图：由两个高度磁化的中子星组成的双星系统。

 

快速射电暴（FRB）是短暂的无线电波暴发，持续时间通常只有几毫秒，它们似乎来自银河系外小的点状区域。有些FRB是一次性事件，而另一些是周期性事件或“重复”事件。FRB的具体来源仍然未知，不过中子星双星系统可能是该谜题的一部分。

 

需要：能够重复快速射电暴的可靠源

             

提出的重复FRB模型都必须符合以下几个观测到的现象：

1.来自给定的FRB源的重复爆发在频率和总强度上保持一致。

2.暴发在源磁场环境的测量中表现出小尺度的变化。

3.FRB似乎优先存在于类银河系的巨大星系中。

             

来自重复源的一个FRB显示了单次暴发的强度和各种频率（较暗表示强度更大，较轻表示强度较小），其中，550兆赫以下和以上的红线以及450兆赫和650兆赫附近的红线表示由于其他无线电信号干扰而未使用的频率。

             

 

双中子星(BNSs)被认为是快速射电暴(FRB)难题的可能解决方案。具体来说，双中子星合并可能产生快速射电暴，同时伴随着伽马射线暴和引力波。但双中子星是如何产生重复一致的快速射电暴的呢?在一项研究中，张兵(内华达大学拉斯维加斯分校;日本京都大学)试图用一种新颖的方式来解释双中子星中出现的重复的快速射电暴。张没有考虑中子星的合并本身，而是研究了合并前的几年是否会产生重复的快速射电暴。

             

一场磁场舞蹈

持续不断的快速射电暴在几毫秒内释放出巨大的能量ーー至少相当于太阳在三天内释放出的能量。为了避免产生快速射电暴的双中子星的干扰，张使用了双脉冲星系统PSR J0737-3039A/B(脉冲星是具有强磁场的快速旋转的中子星)，它们的组成和结构很有特点。

除了轨道上有很大的旋转动能之外，双中子星还有极强的磁场。这些磁场对于张的理论中快速射电暴的产生至关重要ーー当中子星相互围绕对方运行时，它们的磁场相互作用，可能触发产生快速射电暴的粒子流。

             

在合并前的几个世纪甚至几十年里，这些触发因素可以反复且持续地出现，这是重复出现快速射电暴的重要前提。这幅关于相互作用的磁场图片也可以解释磁环境测量中的小尺度变化，并且在拥有快速射电暴的星系和拥有伽马射线爆发的星系之间存在重叠，这可能与双中子星的合并有关。

             

英国哥伦比亚的钟声射电望远镜的照片(安德森·雷纳德/邓普研究所/千绵合作拍摄)

通过引力波的方式

这种情况下的观测方法是从快速射电暴的源头探测引力波。天基引力波探测器，比如空间激光干涉仪，非常适用于这种情况。地面探测器也从正在合并的双中子星中收集波。当然，我们观察的快速射电暴越多，我们就越能了解它们的性质和来源。幸运的是，加拿大的氢强度测绘实验(属于千绵)预计每天能探测到2到50个辐射，其他射电望远镜也在努力探测中。所以也许快速射电暴的谜团会比预计的更快被解开！

             

相关知识

中子星是一颗恒星的坍缩核心，在坍缩之前，它的总质量在10-29倍太阳质量之间。中子星是除黑洞、假想的白洞、夸克星和奇异星以外，最小、密度最大的星体。中子星的半径约为10公里（6.2英里），质量为1.4-3倍太阳质量，它们是由大质量恒星经由超新星爆发和引力坍缩造成的，这种坍缩将核心压缩到超过白矮星密度的原子核密度。

             

一旦形成，星体将不再产生热量，只随着时间的流逝而冷却，尽管它们仍可能通过碰撞或吸积进一步发展。大多数模型都认为中子星几乎完全由中子（电中性、质量略大于质子的亚原子粒子）组成，这些中子由正常物质中存在的电子和质子在中子星条件下结合产生。

             

根据泡利不相容原理所描述，中子星受到中子简并压力的支持而不会进一步坍缩，正如白矮星被电子简并压所支持以防止坍缩一样。然而，中子简并压力并不足以支撑一个超过0.7M☉的物体，相斥的核力在支持大质量的中子星中起着更大的作用。如果残余恒星的质量超过托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限（约2倍太阳质量），简并压力和核力将不足以支撑中子星，造成其继续坍缩形成黑洞。

 

 

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Tarini Konchady

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处