超磁星猛烈爆发,0.1秒释放能量,就相当于太阳燃烧10万年!
恒星是“点亮”宇宙黑暗空间的“明灯”,它们以其内部无时无刻不在发生的核聚变,在积累更多、更重物质的同时,向四外散发出巨大能量,驱动着宇宙的演化和生命的孕育发展。可以说,恒星是宇宙中最为重要的一类天体,同时也是宇宙中最为常见、数量最多的天体之一。拿银河系来说,以现有监测到的恒星数量、分布密度来测算的话,科学家们判断起码达到千亿颗的级别。
恒星的诞生
恒星在诞生过程中,由于周围空间中星际气体和星际尘埃数量的多少、密度的大小不同,造成了在引力作用下聚合而成的恒星大小产生非常明显的差别。周围星际物质越多,最终形成的恒星质量一般就会越大,那么内部的压力和温度就会越高,核聚变发生的强度就会越大,对外释放的能量也就越多,相应地恒星的寿命也就越短。
恒星的分类
截至目前,科学家们通过长期的观测,将宇宙中现有恒星进行了划分。从恒星的大小来看,从小到大依次为矮星、巨星和超巨星,这是一个比较笼统的划分方法。目前应用最多的划分方案,则是基于恒星发射出来的光谱特征,基于此分析测算出恒星表面的温度,从直观上对应的就是我们观察出恒星展现出来的“颜色”和亮度,从暗到亮可以依次划分为黑矮星(目前仅在理论上存在、还没有观测到)、红矮星、黄矮星、白矮星,另外再结合巨星的分类,恒星阵营中还包含红巨星、蓝巨星、红超巨星。
值得一提的是,在这个划分标准中,没有我们时常听说的“褐矮星”,之所以这样,是因为褐矮星内部的温度和压力环境,不足以支持稳定持续的核聚变需求,虽然也向外散发热量,只不过是在积聚物质的过程中,星际物质相互碰撞和挤压的结果,由于达不到核聚变的反应条件,因此最终没有形成恒星,所以褐矮星也被称为“失败的恒星”。
当然,如果考虑到恒星的演化整体过程,在大质量恒星进入生命末期之后,会发生大规模、非常明显的向外膨胀过程,这个过程形成的恒星就变成了“巨星”状态。而在膨胀阶段结束以后,如果恒星质量超过一定限度,那么就会形成超新星这一短暂的状态,继而引发超新星爆发,其中一部分恒星经历爆发之后,残留的内核会继续发生坍缩,最终形成中子星,质量更大的恒星,最终会演化为黑洞。由于中子星仍然向外释放光和热,所以也可以将它称之为恒星演化的一种类型,而黑洞则最终脱离恒星的阵营,成为宇宙中最为恐怖的天体。
中子星的形成
在中子星的形成过程中,原本恒星内部的原子在超高压力的作用下,会被压进原子核中,与质子结合形成“纯粹”的中子,在此期间,一方面恒星残留物质都被压得非常“致密”,平均每立方厘米重达1亿吨以上,半径10公里左右的中子星,其质量就能与太阳相“媲美”,正因为中子星的密度非常之高,在没有达到继续坍缩到黑洞这个条件之下,它们的个头都不大,通常都在10-20公里之间。一般恒星的质量达到太阳质量的1.44倍以上、3.2倍以下,有可能会在生命周期的末期演化为中子星。
另一方面,中子星内部由于强大的“挤压力”存在,形成了它们强劲的旋转状态以及强大的磁场环境。一般的中子星表面,其磁场强度能达到10000亿高斯,相比之下地球的平均磁场强度仅为0.7高斯,这是多么大的差距。在中子星的阵营中,有一类表面的磁场更为强大,平均磁场强度可以达到一般中子星的1000倍以上,这类中子星科学家们称之为“磁星”,这类星体是目前发现到的整个宇宙中磁性最强的天体。
由于中子星的磁场来源于它们的极冠区,当带电粒子流顺着开放的磁力线运动时,会向外随时辐射能量。而随着星体本身的自转,辐射带在宇宙空间中的方向也会发生偏转,当扫到地球时就能够被天文观测设备捕捉到,就像以“脉冲”的形式体现出来一样,呈现周期性的特征。不过,这是以地球的角度出发得出的“表象”,实质上带电粒子流的辐射是每时每刻都在发生的,强度也相差不大,是由于中子星的自转引发的观测“视觉错觉”而已,科学家们按照通俗形象的理解,也将这些中子星称为“脉冲星”。
磁星猛烈爆发
当然,磁星也是“脉冲星”中的一员。和太阳这类恒星一样,磁星的表面也会时不时发生着非常强烈的耀斑喷发,将大量带电粒子流喷向宇宙空间中,在此过程中,如果正好被地球的观测设备捕捉到,我们就可以看到磁星的亮度瞬间增加非常快,程度也非常大,通常情况下亮度会提升1000倍以上。不过,磁星的这种耀斑爆发,根本没有什么规律可循,几乎是不可预测的,而且它们距离地球普遍都非常远,科学家们很难监测到,也开展不了更加深入的研究。
这种极小的几率,被国际空间站上的大气-空间相互作用监测仪 (ASIM) 仪器恰巧捕捉到了,在2020年4月15日,这个仪器利用人工智能程序,自主搜索检测到了来自遥远星空发出的超强能量,经过测算分析和对已经确认的恒星特征进行对比,研究人员发现这一信号来自于目前已知的3000颗中子星中,更确切地说,是来自于这3000颗中子星中一颗被使命名为GRB2001415的磁星。
从监测数据看,仪器仅在0.1秒的时间内,发现了剧烈的能量激增现象,而后又快速衰减,以至于无法与背景的“噪声”干扰区分开来。科学家们花费了1年半的时间,对仪器监测到的这种罕见情况进行了认真、深入的研究和分析,来准确判断磁星能量脉冲在其峰值时引起的磁场变化规律,通过模型演算,这颗磁星在极短的时间内所释放的能量,相当于太阳连续10万年所释放的能量总和。从这个预测可以看出,宇宙中的磁星是多么神奇、壮观和恐怖的存在,它所蕴含的能量起码要相当于10亿个太阳。
目前,关于这颗磁星为什么会产生如此强烈的耀斑爆发,科学家们正在深入进行研究,初步的猜测结果是这颗磁星发生了剧烈的“星震”现象,在某些区域破坏了它的外层结构,磁场分布和磁场强度在瞬间发生了紊乱所致。有关中子星、磁星的奥秘,目前人类还知之甚少,它们时刻向外释放着强大的能量,就像“宇宙广播”一样宣示它的存在,就看我们有没有能力、有没有技术去探索它们、去了解它们了。
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