脈衝星亮度半世紀謎題有解

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【大紀元2020年07月03日訊】(大紀元記者笛睿編譯)脈衝星是快速自轉的中子星,它們像燈塔一樣,兩個磁極不斷發出無線電波。在半個多世紀以來,科學家不了解脈衝星為什麼會發出這些無線電波。現在一個研究組認為他們可能找到了答案。

這份研究描述的情況是,脈衝星有很強的電場,把電子從星體表面剝離、加速到高能狀態。這些被加速的電子最終將發射高能伽馬射線。脈衝星超強磁場吸收了這些伽馬射線後,產生大量正負電子對。

新誕生的正電子起到中和電場的效果,形成振蕩。這種振蕩的電場,與脈衝星強大的磁場互相作用,產生電磁波發散到宇宙空間。

中子星是恆星坍塌後留下的高密度殘骸,具有很強的磁場。與普通中子星不同的是,脈衝星自轉速度很快,每秒可達700次。這產生很強的電場。

脈衝星發出的無線電波很穩定,從地球接收到的信號來看,脈衝星信號穩定的準確度幾乎可以達到原子鐘的級別。

研究人員建立了一個等離子圍繞脈衝星磁極的二維模擬系統,得到了和脈衝星發出一樣的無線電波信號。研究稱,以前的模擬系統只有一個緯度,不能顯示電磁波。

他們的系統從模擬脈衝星的電場如何加速電子開始。加速產生高能光子,與脈衝星的高強度磁場互動後產生正負電子對,在被電場加速,產生更多光子。這種不受控的過程最終產生大量的正負電子對。

在模擬系統中,正負電子對又產生它們自己的電場,不斷削弱原來的電場。最後,原來的電場弱到接近零值的時候,將在正值和負值之間開始振蕩。這種振蕩的電場,如果和脈衝星的強磁場不平行,將發出電磁波輻射。

研究人員希望擴大這個模擬系統,達到接近真實脈衝星的規模,進一步驗證這一理論。

現在一些其它研究依賴於脈衝星信號的準確度,比如研究引力波的科學家,依靠測量脈衝星的波動偵測引力波對時空的拉伸和壓縮的影響;另外,對脈衝星的進一步了解,也有助於揭開另一類神祕信號快速射電爆(FRB)的來源事件。

這份研究15日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。◇

責任編輯:朱涵儒

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