网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

蟹状星云斑马纹的由来

0
分享至

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象

翻译:贺玉影

校对:牧夫校对组

编排:陶邦惠

后台:朱宸宇

https://phys.org/news/2024-11-theoretical-astrophysicist-solution-enigma-crab.html

蟹状星云

图源:NASA

美国堪萨斯大学的一位理论天体物理学家可能揭开了近二十年都无解的蟹状星云高频射电脉冲中出现的异常“斑马纹”的起源。

该研究近日发表于《物理评论快报》。

蟹状星云中心有一颗中子星,它已经形成了一个大约20公里宽的脉冲星,像旋转风车一样向全宇宙发出电磁辐射。

堪萨斯大学物理和天文学教授、论文的第一作者米哈伊尔·梅德韦杰夫说:“这电磁辐射就像灯塔的光线那样,随着该脉冲星的自转,重复地扫过地球。”

“我们观测到的是一个脉冲辐射,通常每转一次有一到两个脉冲,这种特殊的脉冲被称为蟹状星云脉冲星,位于蟹状星云的中心,距离我们6000光年。”

蟹状星云是1054年出现的超新星爆发的遗迹。

教授说:“包括中文史籍在内的历史记录都描述了空中异常明亮的星星。”

但和其他脉冲星不一样的地方是,蟹状星云脉冲星有一个斑马纹——电磁能谱中和频段成比例的奇怪空白段,还有其他的怪事,比如高偏振性和稳定性。

蟹状星云脉冲星的“斑马纹”

图源:Moffett & Hankins 1996

“它很亮,在哪个波段都是。”教授说,“它是我们所知的唯一会产生斑马纹的天体,而且它只出现在蟹状星云脉冲星的单一辐射成分之中。”

“它的主脉冲是一个和大多数脉冲星一样的宽带脉冲,其他的脉冲则和其他的中子星一样。但是,它高频率的中间脉冲是独一无二的,处于5到30GHz之间,这频带就和微波炉的差不多。”

这一模式发表于一篇2007年的论文,令研究者困惑至今。

梅德韦杰夫建立了一个波衍射模型,该模型考虑一个圆形反射区域,其外部的折射率随着距离呈放射状变化,以此更好地理解蟹状星云的斑马纹。

图源:Mikhail Medvedev

梅德韦杰夫说:“研究者们提出了各种辐射机制,但没有一个能令人信服地解释上述模式。”

他利用蟹状星云脉冲星的数据建立了一种利用波动光学测量脉冲星等离子体密度的方法——等离子体是由带电粒子(电子和正电子)组成的 “气体”。

他说:“如果你有一个屏障,然后一个电磁波来了,它并不会直接传播过去。”

“在几何光学中,障碍物投下的阴影会无限延伸——阴影中没有光线;在阴影之外就能看到光线。但是,波动光学引入了一种不同的行为——波绕着障碍物弯曲并互相干涉,相长干涉(建设性干涉)和相消干涉(摧毁性干涉)造成了一系列明和暗的花纹”。

这一著名的条纹现象是由持续的相长干涉造成的,但当无线电波在中子星周围传播时却会不一样。

左:相长干涉; 右:相消干涉

红色激光的圆孔衍射图样

教授说:“当有一颗中子星作为障碍物时,典型的衍射图样会产生均匀分布的条纹。但这里,中子星的磁场产生带电粒子,它们构成了一个致密的等离子体,随着和中子星之间的距离而变化。

“当一个射电波透过等离子体传播时,它会穿过稀疏的区域、而被稠密区域反射回去。这一反射随着频率产生区别:低频的会产生大半径的反射、投射出更大的阴影,高频的则产生较小的阴影,形成和前者不一样的条纹宽度。”

如此,梅德韦杰夫确定,蟹状星云脉冲星的等离子体物质造成了电磁脉冲的衍射,而衍射造成了这颗中子星的斑马纹。

“这个模型是第一个能够测量这些参数的模型,”梅德韦杰夫说:“通过分析条纹,我们能推断出磁层中等离子体的密度和分布。这特别棒,因为这些观测数据让我们能将条纹尺寸转换为等离子体的密度分布,本质上就是为中子星的磁层创建图像或进行层析成像”。

接下来,梅德韦杰夫说他的理论可以在蟹状星云脉冲星的更多数据上测试,还可以从着重它强大、奇异的引力和偏振效应方面来完善。关于等离子体物质如何转变脉冲星的信号的新理解将会使天体物理学家们理解其他脉冲星的方式发生改变。

他说:“蟹状星云脉冲星多少是独一无二的——以天文学的标准来讲它还很年轻,才1000岁,十分高能。但它不是唯一的,我们还知道数百颗脉冲星,其中是十几颗也很年轻。”

“已知的脉冲双星,曾用来测试爱因斯坦的相对论,也能上述方法探索。这一研究真的可以扩展我们对脉冲星的理解、对它们的观测技巧,尤其是年轻的、高能的那些。”

责任编辑:郭皓存

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号:astronomycn

拉斯坎帕纳斯天文台上空的波状云

图像来源:Yuri Beletsky (Carnegie Las Campanas Observatory, TWAN); h/t: Alice Allen

谢谢阅读

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
深圳楼市,爆了!

深圳楼市,爆了!

睿见投资
2026-10-08 18:55:24
马化腾、姚顺雨罕见同框

马化腾、姚顺雨罕见同框

第一财经资讯
2026-10-10 00:18:06
武网10月10日挥拍开赛,首日资格赛三位中国金花亮相

武网10月10日挥拍开赛,首日资格赛三位中国金花亮相

极目新闻
2026-10-10 08:50:17
看完利雅得胜利3-0迪里耶,不得不承认5个事实,C罗轰生涯980球!

看完利雅得胜利3-0迪里耶,不得不承认5个事实,C罗轰生涯980球!

田先生篮球
2026-10-10 08:26:42
上海20岁的姑娘走投无路,在公园长椅上睡了8天,被陌生阿姨发现

上海20岁的姑娘走投无路,在公园长椅上睡了8天,被陌生阿姨发现

奇葩游戏酱
2026-10-07 15:40:51
社保又涨了!广东一年涨2次

社保又涨了!广东一年涨2次

财话连篇
2026-10-09 21:39:06
100%赞同高志凯教授曾提出的建议:大陆应该在台湾招募有志青年

100%赞同高志凯教授曾提出的建议:大陆应该在台湾招募有志青年

可乐爱微笑
2026-10-10 05:44:38
财政增量政策出台:5500亿元财力下达 加码四季度经济稳增长

财政增量政策出台:5500亿元财力下达 加码四季度经济稳增长

贝壳财经
2026-10-09 17:30:05
刹车踏板测试再起风波!懂车帝8场测评屡遭车企质疑,网友提议引入第三方公证破局信任危机

刹车踏板测试再起风波!懂车帝8场测评屡遭车企质疑,网友提议引入第三方公证破局信任危机

火山詩话
2026-10-10 08:37:08
为什么尊界被踩碎刹车盘却砸了自家招牌?

为什么尊界被踩碎刹车盘却砸了自家招牌?

小眼睛小世界
2026-10-10 09:15:11
米饭保温两天,抗性淀粉竟飙升到33%?这个“剩饭”操作反而更护肠道

米饭保温两天,抗性淀粉竟飙升到33%?这个“剩饭”操作反而更护肠道

爱医斯坦
2026-10-08 12:20:09
迪拜首富之女重病赴华寻求中医,中医扎五根银针,开口便让他们傻眼

迪拜首富之女重病赴华寻求中医,中医扎五根银针,开口便让他们傻眼

萧竹轻语
2025-10-13 11:40:11
发现中国一个奇怪的现象:只要有公婆帮扶的家庭,儿媳都忙着回公婆家;而公婆不帮的家庭,儿媳早已断联!

发现中国一个奇怪的现象:只要有公婆帮扶的家庭,儿媳都忙着回公婆家;而公婆不帮的家庭,儿媳早已断联!

心理观察局
2026-08-01 07:10:30
日本兵回忆:日军进村寻找“花姑娘”,最喜欢的一类人到底是谁?

日本兵回忆:日军进村寻找“花姑娘”,最喜欢的一类人到底是谁?

其修远兮
2026-09-29 06:45:06
永州女局长被举报婚内出轨多人,官方通报:已成立联合调查组

永州女局长被举报婚内出轨多人,官方通报:已成立联合调查组

听心堂
2026-10-09 19:21:37
福建市自然资源和规划局党组成员、副局长涉嫌严重违纪违法被查

福建市自然资源和规划局党组成员、副局长涉嫌严重违纪违法被查

大闽门户
2026-10-10 10:49:42
永州周晓芬亲自辟谣:聊天内容是前夫伪造的,330万赔偿不是情人代付的,从没出轨过

永州周晓芬亲自辟谣:聊天内容是前夫伪造的,330万赔偿不是情人代付的,从没出轨过

江山挥笔
2026-10-10 09:52:54
正式退赛,高芙连夜离开中国,不满被中国球迷网暴,利用规则赢中国小将

正式退赛,高芙连夜离开中国,不满被中国球迷网暴,利用规则赢中国小将

喜欢体育的猫
2026-10-10 09:31:20
“新郎结婚当天看病离世”逝者姐姐发声:弟弟因喉咙痛和呕吐,婚礼结束后去医院输液,一个多小时后家人得知他进了抢救室

“新郎结婚当天看病离世”逝者姐姐发声:弟弟因喉咙痛和呕吐,婚礼结束后去医院输液,一个多小时后家人得知他进了抢救室

极目新闻
2026-10-09 13:00:46
“这跟内衣有啥区别?”中学女儿的外出穿搭,让母亲绷不住了

“这跟内衣有啥区别?”中学女儿的外出穿搭,让母亲绷不住了

世界圈
2026-09-22 15:46:08
2026-10-10 12:16:49
牧夫天文 incentive-icons
牧夫天文
天文航天和望远镜咨询平台
3814文章数 49238关注度
往期回顾 全部

头条要闻

牛弹琴:诺奖没颁给特朗普当事人很生气 严重后果来了

头条要闻

牛弹琴:诺奖没颁给特朗普当事人很生气 严重后果来了

体育要闻

与C罗硬碰硬,一个72岁老人的倔强

娱乐要闻

王仁君获飞天视帝,赵丽颖发文祝贺

财经要闻

蹭尊界流量?岚图汽车在“玩火”

科技要闻

上世纪成熟的踏板,为何今天还会断裂?

汽车要闻

2027款深蓝L06及追风版上市 限时权益价11.49万元起

态度原创

本地
时尚
教育
数码
亲子

本地新闻

踏访沙县第一村,寻国民小吃本源

时尚早知道!2027春夏十大流行趋势

教育要闻

证明√2>1,不少考生都笑了

数码要闻

技嘉猎鹰白金系列电源,高性能整机稳定之选

亲子要闻

给你家孩子透个底十月份有两件好事

无障碍浏览 进入关怀版