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科学家查明蟹状星云中有宇宙粒子加速器(图)

蟹状星云

蟹状星云中的高能光子磁场沿其中心脉冲星的旋转轴排列

  【搜狐科学消息】 据英国《新科学家》杂志报道,科学家查明蟹状星云中有强大的宇宙粒子加速器:一个圆环形磁场围绕着此星云中心的恒星尸体。此发现是通过巧妙的测量获得的,表明此恒星附近的高能辐射出现了偏振,其电磁场沿着此恒星的旋转轴优美地排列着。此发现发表在8月29日出版的《科学》杂志上。

  蟹状星云是超新星爆炸的扩大残体,是中国和阿拉伯天文学家于1054年发现的。当时此恒星爆炸后残留下浓密的尸体,叫脉冲星。

这次爆炸的出现被中国宋朝的天文学家做了详细的记录,称它在23天的时间里,像太白金星一样亮,白天都可以看到,即所谓“昼见如太白”“凡见二十三日”。

  此脉冲星每秒大约旋转30次,但随着它不断喷射粒子流和电磁场流,其旋转速度正在慢慢减缓。其中一些粒子――主要是电子以X射线和伽马射线形式发射出高能辐射。当它们经过此区域时,它们被磁场加速。但在此之前,科学家一直不清楚这种加速到底发生在哪个位置。如今由英国南安普敦大学的托尼·迪安率领的研究小组表示这个位置出现在非常靠近此脉冲星的地方。

  研究人员是通过欧洲INTEGRAL卫星的观察结果得出此结论的,此卫星观察结果表明该脉冲星46%的伽马射线辐射都是偏振的,其光子的电磁场也按共有的方向排列。美国宇航局戈达德太空飞行中心的大卫·汤普森说:“在天体物理学中,这是非常严重的事情。如此高比例的偏振意味着这里得有非常好的条件,才能使磁场非常有序地排列。”

  科学家认为这种非常有序的磁场只会出现在此脉冲星的附近,而此脉冲星表面将磁场增强到非常强大,要比地球磁场强上1万亿倍。此脉冲星的磁场像一个棒状磁场。因此靠近此脉冲星的磁场是从一个磁极出来的,之后弯曲成圆形,形成了圈饼似的形状,之后再回到另一个磁极。汤普森说:“一旦离开此脉冲星,情况就会变得复杂起来,因为此磁场开始破裂成小小的碎片和结节。”

  此新结果表明此脉冲星的粒子流被加速接近此脉冲星,之后才使其磁场形成这种扭曲形状。汤普森表示此发现符合理论预测,但实际观察很难证实这种理论预测,只有通过偏振测量才能获知X射线和伽马射线的波长。这是因为确定高能光子的偏振方向非常微妙,而现有仪器不足够灵敏来测量出遥远天体的偏振现象,意大利的里雅斯特高级研究国际学院的安纳里斯·赛洛特在此研究的注解中写道。

  汤普森赞同说:“这在另一颗脉冲星中将很难再现这种状况。”这是因为蟹状星云特别明亮且距离我们相对较近,离我们只有6500光年,从而使它成为了相对容易的研究目标。他说:“蟹状星云是人人喜爱的天体物理学实验室,它被研究得如此透彻,以至于简单的问题都已经解答清楚了。如今我们要做的就是要回答更为复杂的问题。”

  此新研究洞悉了磁场“引擎”加速粒子,这将帮助研究人员能推断出是什么动力在推动更加遥远更加昏暗的天体。他说:“脉冲星及其周围区域是物理学极端情况下的一个实例,你了解有关它们如何运作的点点滴滴可帮助我们了解粒子加速与磁场发生的基本物理学。”(元元)

  

(责任编辑:罗园)

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