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Magnetar Mysteries in our Galaxy and Beyond

Illustration of a magnetar—a rotating neutron star with incredibly powerful magnetic fields.

Credit: NASA/CXC/M.Weiss

The 70-meter radio dish (DSS-43) in Canberra, Australia, part of NASA’s Deep Space Network.

Credit: NASA/DSN

Caltech-led的新研究中,研究人员从校园和喷气推进实验室(JPL)分析了脉冲无线电波来自magnetar—一个旋转,密集,死星:强大的磁力field—超大质量黑洞附近,位于银河系的核心。这项新研究提供了线索,像这样靠近黑洞的磁星,可能与"快速射电暴、"或frb的来源有关。frb是起源于银河系之外的高能爆炸,但其确切性质尚不清楚。

今天,加州理工学院研究生Aaron Pearlman在西雅图举行的美国天文学会第233届会议上公布了该研究结果。其他的天文学家也提出黑洞附近的磁星可能在frb的后面,但是需要更多的研究来证实这些怀疑

该研究团队由加州理工学院客座副教授、喷气推进实验室首席研究科学家瓦利德·马吉德(Walid Majid)和加州理工学院Ira S. Bowen物理学教授汤姆·普林斯(Tom Prince)领导。喷气推进实验室由加州理工学院为美国宇航局管理。研究小组使用澳大利亚最大的美国宇航局深空网络无线电天线观测了位于银河系中心名为PSR J1745-2900的磁星。PSR J1745-2900最初是由NASA的Swift x射线望远镜发现的,后来在2013年被NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)确定为磁星。

"PSR J1745-2900是一个令人惊奇的对象。加州理工学院本杰明·m·罗森(Benjamin M. Rosen)物理学教授、NuSTAR首席研究员菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)说,这是一颗迷人的磁星,但它也被用来探测银河系超大质量黑洞附近的情况。有趣的是,PSR J1745-2900和神秘的FRBs."之间可能存在联系

磁星是一组被称为脉冲星的天体中罕见的子类型;脉冲星,反过来,属于一类旋转的死恒星称为中子星。磁星被认为是年轻的脉冲星,自转速度比普通脉冲星慢,磁场也强得多,这表明也许所有的脉冲星在它们的一生中都会经历类似磁星的阶段。

磁星PSR J1745-2900是目前已知的距离银河系中心特大质量黑洞最近的脉冲星,距离只有0.3光年,是目前已知的唯一一颗引力与黑洞及其周围环境相结合的脉冲星。

除了发现银河系中心磁星和frb之间的相似性,研究人员还收集了关于磁星无线电脉冲的新细节。利用深空网络最大的无线电天线之一,科学家们能够分析恒星每次旋转时发出的单个脉冲,这在脉冲星的无线电研究中非常罕见。他们发现,与之前磁星平均脉冲行为的测量结果相比,一些脉冲被拉伸或加宽的幅度超出了预期。此外,这种行为因脉搏而异。

"我们在非常快的时间尺度上看到每个脉冲的单个成分的变化。这种行为对于磁星来说是非常不寻常的,"说Pearlman。他指出,无线电组件之间平均只相隔30毫秒。

一种解释信号变异性的理论涉及到磁星附近高速运动的等离子体团块。其他科学家提出,这种团块可能存在,但在新的研究中,研究人员提出,这些团块的运动可能是观察到的信号变异的一个可能原因。另一种理论认为,磁星本身的变异性是固有的。

Pearlman说,理解这种信号的变异性将有助于未来对银河系中心的磁星和脉冲星的研究。

在未来,Pearlman和他的同事希望利用深空网络无线电碟来解决另一个突出的脉冲星之谜:为什么在银河系中心附近有这么少的脉冲星?他们的目标是在银河系中心的黑洞附近找到一颗非磁星脉冲星。

珀尔曼说,在银河系中心有超大质量黑洞的近距离引力束缚轨道上发现一颗稳定的脉冲星,可能被证明是检验引力理论的圣杯。如果我们找到一个,我们就可以对爱因斯坦的广义相对论做各种各样前所未有的新测试

这项名为《银河系中心磁星PSR J1745-2900的"脉冲形态》的新研究发表在2018年10月20日的《天体物理学杂志》上,由美国宇航局的一项研究和技术开发拨款资助。JPL和加州理工学院的总裁和董事基金;国防部;以及国家科学基金会。其他作者包括加州理工学院的Jonathon Kocz和联邦科学与工业研究组织CSIRO的Shinji Horiuchi空间科学,堪培拉深空通信综合体。

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