敢在黑洞面前“撒野”的小家伙露面!每3.7秒一次呐喊把自己出卖

2013年4月24日突然增量的X射线信号可把科学家乐坏了,等待已久的G2气体云终于要挂了,黑洞大餐即将开始。可是就在3天后,2013年4月27日,一切都不好了,NASA调动了NuSTAR核频谱空间望远镜观测后发现:在人马座A*黑洞方向上其实有两个X射线源,一个是人马座A*黑洞,另一个就是这次的主角:一个敢在黑洞面前撒野的小家伙。

出品:太空伊卡洛斯

我们都知道黑洞是宇宙中看不见的天体,但是这个观点不是非常准确,因为看不见是针对肉眼,在X射线波段上是可以看到黑洞,而且非常明亮显示黑洞就在那儿。那为什么黑洞不容易被探测到呢,这是因为黑洞要在吞噬天体物质的时候,才会释放强大的X射线等。反之,黑洞就是“静悄悄”的,尤其是恒星级黑洞,完全不知道它可能出现在哪儿,就像一个陷阱那样埋伏在宇宙空间中。一般情况下,星系中心都有一个超大质量黑洞,尤其是螺旋星系的中心,比如我们银河系就有一个400万倍太阳质量的黑洞,我们称之为人马座A*黑洞。我们今天看到银河系中心非常明亮,那不是黑洞的光线,而是庞大恒星集群释放的光线。银河系中心黑洞在X射线波段上,就像一个光源那样,显示自己的存在。

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一次虚假报警

人马座A*黑洞在2013年的时候突然增量,具体时间是在2013年4月24日,NASA斯威夫特空间望远镜第一个注意到人马座A*黑洞在X射线波段突然增益。一开始科学家以为是那团G2气体云被黑洞给吞了,非常兴奋。以为G2气体云已经在人马座A*黑洞周围团团转了,随时都有可能落入黑洞中。当然我们看到的一切都是2.6万年前发生的,因为我们距离人马座A*黑洞有2.6万光年。我们对G2气体云的观测已经在2000年之后就开始深入跟踪了,过了十几年的时间G2气体云已经运行到距离黑洞非常近的地方。

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G2气体云的密度很大,一度还怀疑其附近还有一颗恒星,不论G2是气体云还是恒星,落入黑洞应该是它大概率结局。2013年4月24日突然增量的X射线信号可把科学家乐坏了,等待已久的G2气体云终于要挂了,黑洞大餐即将开始。我们之所以盼星星盼月亮看到G2气体云被黑洞给吞了,是因为这是我们第一次近距离看到超大质量黑洞吞掉天体物质,可以研究各种有趣的黑洞现象和行为。可是就在3天后,2013年4月27日,一切都不好了,NASA调动了NuSTAR核频谱空间望远镜观测后发现:在人马座A*黑洞方向上其实有两个X射线源,一个是人马座A*黑洞,另一个就是这次的主角:一个敢在黑洞面前撒野的小家伙。

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全球多个X射线观测台都没有分辨出这个源其实是两个,以为是黑洞的一种新现象。根据NASA的观测,两个X射线源在空间距离上非常远,达到3.2万亿公里,从地球视角上看,两者非常接近,仅相差2.4弧秒,难怪多数X射线观测台没有认出这是两个源。

小家伙可不简单

这个敢在黑洞面前撒野的小家伙就是新发现的天体:磁星,属于中子星的一种,最大特点是拥有强大的磁场,因此在电磁辐射方面它是最牛的,伴随强大的X射线和伽玛射线释放。从磁场角度看,磁星的磁场可达到10的8次方特斯拉以上,要知道地球的磁场大约是7乘以10的负5次方,与磁场比起来是相差了十几个数量级。

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磁星释放能量的机制非常特殊,以“星震”的方式释放,每次释放会失去10%的质量,这些质量就转化为能量。因此磁星的寿命不长,只要其存在,就会每隔一定的时间向宇宙广播,显示自己的存在。关于磁星能量释放机制,目前已经有了新的结论:磁星每次释放X射线耀斑只有0.1秒左右,不超过1秒,在没有释放能量是磁星被包裹在强大的磁场线中,但这个方式是不稳定的,能够诱发磁场线重新排列,并且释放高达3-%的磁层能量。在这个过程中,磁星表面地壳的机械应力会陡然增加。磁星的直径不大,只有十几公里,这些机械应力会穿透磁星外壳,磁能以波的形式蔓延。当磁星的磁场线打开的过程,也是其能量爆发的时候,在不到一秒钟内可释放强大的伽玛闪光,同时也会破坏磁星表面结构。

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2013年4月24日突然增量的X射线信号就是磁星所为,其实证明这次能量释放非黑洞也非常简单,再过一段时间就可以发现磁星的X源开始变暗,但黑洞却是一直处于明亮状态。在4月26日,NASANuSTAR核频谱空间望远镜还发现一个脉冲信号,每3.7秒有一个峰值,这也说明了磁星的存在,毕竟其仍然处于中子星。

综上,人马座A*黑洞周围的磁星爆发事件也给我们有了近距离观测磁星的机会,磁星的伽玛射线爆发与快速射电暴不同,因此后者是磁星的可能性较低。

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