来自河外星系的强烈磁星爆发

原文标题：Powerful Magnetar Blast from Another Galaxy
原文来自：http://skyandtelescope.com/ Posted: November 16, 2005
著者：Robert Naeye 审校：Linq 编译：Steed （编译版权所有，文章有删节，未经许可请勿转载。）

这张艺术画描绘了磁星可能的样貌，如果我们可以近距离用X射线观测它的话。不过这可是没什么人敢做的事情。磁星是一种拥有超强磁场的中子星，它们的磁场在1,000公里以外就足以致命，使血肉之躯中的原子发生扭曲。磁星还能够释放出强大的耀闪，在大得多的距离上 造成威胁。 S&T: Gregg Dinderman.

2004年12月27日，天文学家们被震惊了，超过一打的太空船接收到了来自于我们银河系另一端的剧烈的伽玛射线爆发。在十分之二秒的时间之内，它将地球浸泡 在了一股强大的能量洪流之中，比以前观测到的任何太阳系外天体都更加明亮。罪魁祸首就是一颗高度磁化的中子星——一颗名叫SGR 1806-20的磁星（magnetar）。

幸 运的是，天文学家们不需要等待很久就遇到了他们的第二颗磁星大耀闪。（2005年）11月3日，至少六艘太空船接收到了一次强烈的伽玛射线爆发，它来自于 大熊座的一片天区，大致指向M81和M82的方向，这两个相当大的星系大约位于1200万光年以外。爆发的大部分能量都集中在一个只持续了十分之一秒的脉 冲之中。如果这场爆发源于M81或M82中的话，它的总能量和光谱就非常类似于2004年12月的SGR 1806-20大耀闪。

“所有的证据都符合这种解释——这是M81星系群中的一次磁星耀闪，”罗伯特·邓肯（Robert C. Duncan，德克萨斯大学）说，他与克里斯多佛·汤普森（Christopher Thompson，加拿大理论天体物理研究所）一起，在上世纪90年代初首先提出了磁星的设想。

“类似M81和M82的邻近星系在天空中是如此罕见，耀闪的能量又是如此与M81的距离相匹配，因引我们当然是非常认真地看待（耀闪起源于）M81/M82的 这种可能性的，”丹尼尔·珀利（Daniel A. Perley，加州大学伯克利分校）说。他计算出，类似于11月3日的爆发事件碰巧发生在类似于M81或M82这样如此邻近的明亮星系附近的概率只有3%。

这 张由斯隆数字巡天计划拍摄的大视场照片包括了相对邻近的星系：M81（中间偏上方）和M82（顶部中间）。2005年11月3日，六艘太空船检测到一次高 能伽玛射线的短暂爆发，这些射线就来自于被标示出来的不确定区域之中或者附近。这片区域非常靠近M81和M82，射线源可能就位于这两个星系之中的一个， 或者位于同一个星系群的一个矮星系之中。Courtesy SDSS Collaboration.

但 是珀利的伯克利同事凯文·赫尔利（Kevin C. Hurley）强调说，不确定区域中还包含了更多的遥远星系。“尽管爆发的模样确实与磁星的耀闪有些相像，但我们仍然无法证实这就是一场银河系外的磁星耀 闪，”他说。“我确实相信存在着银河系外的磁星耀闪，我与其他人一样渴望能够找到第一颗。但是我认为，在宣布胜利的时候，我们必需小心谨慎。”

如果未来的分析证实这次事件是M81或M82中的一次磁星大耀闪，这将是科学家们的一大福音。仅仅依靠一次被观测到的这种级别的爆发（2004年12月的事件），天文学家们无法说清楚磁星多久会释放出这样一次巨大的耀闪。但是将这两起耀闪放在一起，就 能暗示出在一个类似银河系的大型旋涡星系中，这样的爆发每几十年就会发生一次。

俄罗斯的Konus-Wind卫星所记录的光变曲线显示出，11月3日事件所发出的大部分伽玛射线都 是在不到0.1秒的时间内到达的。这种模式与2004年12月27日观测到的一次磁星大耀闪非常相似。 Courtesy Konus-Wind Team / Ioffe Physical Technical Institute.

它们还提供了与伽玛射线暴（GRBs）——一种产生于宇宙深处的强烈爆炸之间的联系。大约六分之一的伽玛暴持续的时间短于2秒；它们全都被称为短伽玛暴。就在过去的几个月间，天文学家们已经收集到了强有力的证据，表明大部分短伽玛暴都是遥远星系中的两颗中子星或者一颗中子星与一颗黑洞之间的并合所引发的。（长伽玛暴是在大质量恒星坍缩 形成黑洞时产生的。）

这张插图描绘了高度激发状态的一颗磁星在一场大地震之后的瞬间情形。炽热的表面条纹是由固体壳层的大规模偏移和扭转所产生的。恒星外侧的磁力线束缚着带电的物质粒子和反物质粒子，它们之间的相互湮灭产生了高能辐射。S&T: Gregg Dinderman.

但是磁星的巨大耀闪拥有短而强烈的伽玛射线脉冲，似乎是短伽玛暴的另一种类型。在2004年12月的巨大耀闪之后，天文学家们立即意识到，如果这次的事件是发生在一个相对邻近的星系之中，它看起来就会与一个典型的短伽玛暴完全相同。不到一年 内发生了两起磁星事件，这一事实暗示大约有10到20%的短伽玛暴可能是银河系外的磁星大耀闪，尽管天文学家们还没有观测到足够的事例来进行统计。就像赫尔利 所说的那样，“目前这些都是非常不确定的。”

磁星的巨大耀闪大概是由恒星内部的磁力线压迫恒星的薄壳层所引发的，当磁力线超过了临界极限，它就会导致一次突然的、大规模的恒星壳层移位，使得恒星外侧的磁力线重新将自己安置到一个较低的能量状态。这种剧烈的“地震”会将巨量的磁场能量转化成伽玛射线和亚原子粒子。

NASA 的雨燕号（Swift），HETE-2，RHESSI和火星奥德塞飞船，欧洲航天局的Integral卫星，以及俄罗斯的Konus-Wind卫星检测到 了11月3日的爆发。天文学家们还在研究9月6日检测到的一次短伽玛暴的观测数据，它可能也是波江座中一个遥远得多的星系——IC 328中的磁星大耀闪。