(CNN)磁星是宇宙中最奇异和神秘的物体之一,它的引力比地球或任何人类制造的磁铁都要大数万亿倍。
科学家们仍然不确定这些物体是如何形成的。但根据8月17日发表在《科学》杂志上的一项研究,3000光年外一颗独特的富含氦的恒星可能会有一些答案。
研究人员表示,传统模型无法解释这颗恒星令人费解的行为。但这可以用磁场来解释——事实上,磁场被发现是如此强大,以至于它被确定为有史以来最具磁性的大质量恒星。它甚至产生了一个新的定义:“大质量磁性氦星”。
现在,科学家们怀疑有一天,这颗恒星会在超新星爆炸中坍缩。根据这项研究,爆炸的结果可能是一颗磁星的诞生——一颗死星,它的磁力比现在的恒星强数十亿倍。
这至少为磁星如何形成的问题提供了一个答案。该研究的作者指出,可能还有其他方法。但这是解开磁星之谜的一大步,这些谜题困扰了科学家们几十年。
磁星的奥秘
研究中心的大质量磁性氦星是一个名为HD 45166的双星系统的一部分。该研究的主要作者、荷兰阿姆斯特丹大学的天文学家托默·舍纳尔(Tomer Shenar)一直痴迷于该系统中的主星。
“我们从来没有真正观察到它们,因为它们很难被探测到——除了这个物体,”Shenar说到HD 45166的恒星类型。
他把这颗恒星称为他的“宠物”,而他的同事和研究合著者朱莉娅·博登斯坦纳开玩笑地称它为“僵尸星”——因为“它把托默变成了僵尸”。
这颗恒星看起来像沃尔夫-拉叶星,这是一个非常大的恒星在坍缩成中子星或黑洞之前经历的阶段。但这颗恒星的质量远低于典型的沃尔夫-拉叶星。
“这基本上是一个违背我们的模型和理论的物体,”Shenar告诉CNN。
但是,Shenar突然想到磁场可能是罪魁祸首,这解释了为什么这颗恒星看起来像沃尔夫-拉叶星,但质量要小得多。
起初,就连谢纳尔也不相信。他还说,说服他的研究同事并非易事。但证据是如此令人信服,以至于Shenar和他的同事们能够获得竞争激烈的天文仪器,包括位于夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜,它可以探测和测量磁场。
结果令人震惊。
这颗恒星被发现拥有43000高斯的磁场。作为背景,地球有一个磁场,它允许指南针的功能和鸟类的导航,测量约0.5高斯。
研究人员怀疑这颗恒星的磁场来自与另一颗恒星的合并。该研究指出,从本质上讲,这个双星系统曾经包含三颗恒星,其中一颗恒星吞噬了它的一颗伴星,形成了一个高磁性的核心。
从超新星到磁星
研究人员怀疑,这颗巨大的磁性氦恒星将在大约100万年后坍缩并爆炸,成为一颗超新星。
当恒星中心的质子和电子坍缩并形成中子时,爆炸就会产生一颗中子星。中子星本质上是一颗曾经巨大而明亮的燃烧恒星的残骸。
科学家们已经知道大约10%的中子星也是磁星。但他们之前并不知道是什么创造了它们。
答案是这个完美的宇宙酿造:一颗恒星通过与另一颗恒星合并形成一个极具磁性的核心,随后会坍缩成一颗具有磁星所有特性的中子星。
至少,这是一个答案,Shenar指出。
“现在的问题是,这是否是一个主要的形成渠道,或者只是另一种形成方式,但可能不是最常见的方式,”他说。“但可以肯定的是,这是一种新的方式。”
西弗吉尼亚大学(West Virginia University)的研究科学家哈沙·布鲁默(Harsha Blumer)博士没有参与这项研究,但他对磁星进行了广泛的研究,他称这项研究“无可否认地吸引人”。她补充说,这与她自己的一些研究一致,表明沃尔夫-拉叶星可能是磁星的祖先。
她承认了另一个关于磁星形成的理论。它被称为“磁星模型”,它假设“强烈的热量和旋转可以驱动中子星核心的对流运动,而对流运动反过来又可以通过发电机作用产生强大的磁场。”这与科学家们认为地球磁场形成的方式相同。
但是,她补充说,“重要的是要注意,这些理论都不是相互排斥的。”
永远不知道
当然,研究人员实际上无法观察到这颗疑似磁星的形成过程,因为这颗巨大的磁性氦恒星距离坍缩还有大约100万年的时间。
Shenar说,目前的天文工具确实允许天文学家每天晚上观测数百甚至数千颗超新星。但是这些爆炸发生的距离是如此之远——数百万甚至数十亿光年的距离——以至于很难确切地确定这些超新星留下了什么。
Shenar说,最理想的是在我们自己的星系中观察磁星的形成。但是,平均每100年只有一颗超新星出现在地球附近。即使这样,也只有10%的可能性会产生一颗中子星,同时也是一颗磁星。
“所以如果你活了1000年,你可能会看到一个,”Shenar开玩笑说。
尽管如此,研究人员表示,可以相当肯定地说,他们已经破解了这种磁星形成的密码。
虽然这是一个“相当奇特和壮观的场景”,但Shenar说,在我们广阔的宇宙中,这可能并不罕见。
Blumer补充说,在磁星上还有很多令人兴奋的工作要做,每一个进步都有助于我们更全面地了解宇宙。
她说:“研究磁星可以深入了解极端磁场下物质的行为,帮助我们更好地了解中子星的基本特性、它们的演化,甚至是潜在的引力波源。”
她补充说,在她看来,磁星是“有待解决的宇宙谜题”。
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