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首次观测到银河系以外的磁星爆发

发布单位台北市立天文科学教育馆

天文学家最近观测到一次罕见的磁星爆发此次的磁星爆发来自于1,200万光年外的编号M87雪茄星系这次的爆发足以照亮整个星系这也是首次观测到在银河系外的磁星爆发

当质量超过太阳八倍的大质量恒星死亡时它们会引发超新星爆炸核心留下一个黑洞或中子星中子星是非常致密的核心残骸其密度及大小可比喻为将太阳压缩成一个城市大小的球体它们自转迅速并拥有强大的磁场一些年轻的中子星拥有超强的磁场超过了典型中子星的10,000且每秒自转速度可达700这些被称为磁星目前认为当这些高度磁性的年轻中子星表面的星球震动干扰了它们强烈的磁场时会产生巨大的闪焰它们会通过闪焰释放能量释放出伽玛射线偶尔这些闪焰甚至非常剧烈足以照亮整个所处星系随着时间久远磁星的旋转速度和强烈的磁性都会减弱因此捕捉到磁星爆发的事件并不多在过去50年的伽玛射线观测中我们仅观测到三次磁星的巨型闪焰且都在银河系内及大麦哲伦星云中其中200412月观测到的一次来自距离我们30,000光年的磁星爆发甚至强烈到影响地球的上层大气

这次闪焰以高能伽玛射线短暂爆发形式出现仅持续了十分之一秒在闪焰发生后13天文学家就定位到这些伽玛射线似乎来自M82星系距离地球约1,200万光年然而此时面临一个谜团需要解决我们所见到的爆发闪焰是来自这个星系的一个相当常见的伽玛射线爆发还是一次罕见的磁星爆发前者的理由是M82星系正好是一个恒星剧增星系使得M82本身就是一个伽玛射线爆发的好发场所为了调查此次伽玛射线闪烁天文学家速利在24小时内用XMM-NewtonX射线太空望远镜对爆发源进行了后续观测推理认为如果这次伽玛射线爆发是由两颗中子星碰撞并合并事件造成的短时伽玛射线爆发那么应该也会在X射线和可见光中观察到对应的余晖这个事件也将使时空产生波动产生引力波结果显示没有观测到余晖也没有侦测到引力波这有助于确定真正的爆发源是M82中的磁星爆发值得一提的是如果没有在24小时内确定X射线的余晖将没有如此强有力的证据证明这确实是一个磁星因为即使有余晖一般很快就会消失

巨大磁星耀斑的X射线和可见光没有余晖。No afterglow in X-rays and visible light from a giant magnetar flare
图说巨大磁星耀斑的X射线和可见光没有余晖Credit: ESA

这次在M82星系中观测到磁星爆发证实了在恒星爆发区域大质量恒星快速演化迅速死亡导致年轻的中子星成为动荡不安自转速度迅速的磁星这样的推论天文学家将积极在恒星剧增星系中寻找更多的磁星以更好地了解大质量恒星的生死以及理解中子星随时间演变的过程此次也是拓展了我们对其他银河外磁星的寻找如果我们能找到更多我们就可以开始了解这些闪焰发生的频率以及这些恒星在此过程中如何失去能量此研究于2024424日发表在自然期刊上Mereghetti et al. 2024编译/台北天文馆段皓元

资料来源ESA