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“法拉第效应”是测量磁星磁场的基础(上)

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射电天文学家第一次在银河系中心的附近区域发现了一颗磁星,磁星成为进一步探测银河系中心超大质量黑洞的参照物。银河系中心附近的磁星有极强的磁场,脉冲磁星和它的相关特性可以作为“前哨”,天文学家将观测视角一直延伸到银河系中心超大的黑洞。德国波恩的马克斯·普朗克研究所的射电天文学家第一次测量了银心附近的磁场强度,脉冲星发出了超强的磁场,控制了外围物质向黑洞的流动,黑洞巨大的引力形成了深不可测的“时空陷阱”,黑洞周围的物质和能量转化为X—射线,集中向外辐射,黑洞X—射线的喷发受到脉冲星超强磁场的影响。

脉冲星沿着银心内超大质量黑洞的周围轨道公转,银心被称为人马座A源,简称sgrA*,过去20多年,脉冲星天文学家一直将银心附近区域的脉冲星作为重点的研究对象之一。极其精确的脉冲星是“宇宙的时钟”,脉冲星有计时功能,天文学家可以测定周围时空的特性,检验爱因斯坦的广义相对论在极端物理条件下的适用性。NASA的斯威夫特望远镜最先发现了银心方向X—射线信号的闪烁,NASA的NuSTAR望远镜也接收了射电脉冲的信号,脉冲周期为3.76秒。马克斯·普朗克研究所下属的射电天文学所(MPIFR)的研究人员在艾菲尔斯堡射电天文台进行了相应的观测和数据分析。

马克斯·普朗克研究所下属的射电天文学所(MPIFR)的物理学家拉尔夫·伊塔夫解释说,脉冲星发出了周期性波动的信号,在NuSTAR观测数据的基础上,科学团队使用了艾菲尔斯堡射电天文台100米直径的圆盘天线,大口径射电望远镜对准了银心方向,第一次接收的信号不够清晰,有一些模糊的脉冲星信号,第二次接收的信号十分清晰,活跃的脉冲信号显示了清晰而明亮的光源特征,他们检测到了银心附近发出的脉冲信号,一时沉浸在喜悦和兴奋的气氛中。

从银心发出了非常特别的脉冲信号,科学团队十分谨慎,花费了大量的时间和精力,脉冲信号被证明是来源于深空的某个天体,而不是地球上某种人为因素产生的无线电干扰电波。NuSTAR望远镜最先接收了脉冲信号,世界各地的射电望远镜进行了跟踪观测,平行观测反复核实了发现的结果。英国的焦德雷尔班克射电天文台建造了非常大型的射电望远镜阵列,天文台的埃文·基恩解释了观测的结果,星期六的清晨六点,他们正在计算磁场的磁通密度,在那一时刻,他们接收了非常强烈的磁星信号,确定了脉冲星射电波的特性。

马克斯·普朗克研究所位于艾菲尔斯堡的射电望远镜观测了银心区域,望远镜当初设定了这一目标,在长达40多年的时间,位于艾菲尔斯堡的射电望远镜没有发现银心的脉冲星信号,现在第一次检测到了银心附近的脉冲信号源。国际科学界的信息交换机制产生了作用,否则,他们仍将无功而返。荷兰拉德邦内梅特大学的海诺·法尔克教授解释说,他们有时不得不耐心等待,耐心是科学家的一种品质,在科学探索中付出了艰苦努力,最后取得成功,科学家第一次在银心附近发现了一颗超强磁场的脉冲星。

这颗脉冲星被命名为PSRJ1745—2900,属于一个特别的脉冲星子群。磁星通常有超强的磁场,强度达到了1亿(10的8次方)特斯拉,磁星的磁场强度大约为普通中子星的1000多倍,磁星的磁场强度比地球高出了1000000亿倍或100万的亿倍。“法拉第效应”驱动了极强磁场,激发了磁极化平面的旋转,天文学家通过对极化平面旋转的测量计算了脉冲星的磁场强度。星系中心有大质量的黑洞,黑洞附近的磁场强度是一个重要的物理指标,黑洞逐渐吞噬了周围的物质,被吞噬的物质主要是热的电离化气体,吞噬过程形成了吸积机制,向黑洞内流动的吸积气体激发了磁场效应,磁星的超强磁场也影响了吸积气体的结构和动力学特征。

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