天文学家发现遥远星系中最强大的脉冲星的证据

天文学家在分析来自VLA天空调查（VLASS）的数据时，发现了已知最年轻的中子星之一--一个作为超新星爆炸的大质量恒星的超密集残余。来自美国国家科学基金会的卡尔-G-扬斯基甚大天线阵（VLA）的图像表明，由旋转脉冲星的磁场驱动的明亮的无线电发射只是在最近才从超新星爆炸的密集碎片壳后面出现。

这个被称为VT 1137-0337的天体位于距离地球3.95亿光年的一个矮星系中。它首次出现在2018年1月拍摄的VLASS图像中。它并没有出现在1998年VLA的FIRST调查所拍摄的同一区域的图像中。它继续出现在后来2018年、2019年、2020年和2022年的VLASS观测中。

“我们最可能看到的是一个脉冲风星云，”加州理工学院研究生Dillon Dong说，他今年晚些时候将开始在美国国家射电天文台（NRAO）进行Jansky博士后研究。当快速旋转的中子星的强大磁场将周围的带电粒子加速到接近光速时，就会产生脉冲风星云。

加州理工学院的博士生导师Gregg Hallinan说：“根据它的特征，这是一颗非常年轻的脉冲星--可能只有14年，但不会超过60到80年。”

科学家们在加州帕萨迪纳举行的美国天文学会会议上报告了他们的发现。

Dong和Hallinan在VLASS的数据中发现了这个天体，VLASS是NRAO的一个项目，于2017年开始调查从VLA可见的整个天空--大约80%的天空。在七年的时间里，VLASS正在对天空进行三次完整的扫描，其中一个目标是寻找瞬态天体。天文学家们在2018年的第一次VLASS扫描中发现了VT 1137-0337。

天文学家将VLASS的那次扫描与早期VLA天空调查的数据进行比较，称为FIRST，发现了20个特别发光的瞬态天体，可能与已知星系有关。

Dong说：“这个星系之所以脱颖而出，是因为它的星系正在经历一场星体形成的爆发，也是因为它的射电发射的特点。”这个星系被称为SDSS J113706.18-033737.1，是一个矮小的星系，其质量大约是太阳的1亿倍。

在研究VT 1137-0337的特征时，天文学家考虑了几种可能的解释，包括超新星、伽马射线暴或潮汐破坏事件，其中一颗恒星被一个超大质量的黑洞撕碎了。他们的结论是，最好的解释是脉冲风星云。

在这种情况下，一颗质量比太阳大得多的恒星作为一颗超新星爆炸，留下了一颗中子星。原有恒星的大部分质量被吹向外面，成为一个碎片的外壳。中子星快速旋转，当它强大的磁场扫过周围的空间时，它加速了带电粒子，引起强烈的无线电发射。

起初，无线电发射被爆炸碎片的外壳挡住了视线。随着这个外壳的扩大，它的密度逐渐降低，直到最后脉冲风星云的无线电波可以通过。

“这发生在1998年的FIRST观测和2018年的VLASS观测之间，”Hallinan说。

脉冲风星云最有名的例子可能是金牛座的蟹状星云，它是1054年一颗超新星闪耀的结果。今天，蟹状星云在小型望远镜中很容易看到。

“我们发现的这个天体似乎比蟹状星云的能量高约1万倍，具有更强的磁场，”Dong说。他补充说：“它可能是一个新兴的‘超级蟹状星云’。”

虽然Dong和Hallinan认为VT 1137-0337最有可能是一个脉冲风星云，但它的磁场也有可能强到足以让这颗中子星有资格成为磁星--一类超级磁性天体。磁星是神秘的快速射电暴（FRB）起源的一个主要候选者，现在正在进行深入研究。

Dong说：“在这种情况下，这将是第一个在出现时被发现的磁星，这也是非常令人兴奋的。”

事实上，一些快速射电暴已经被发现与持续的射电源有关，其性质也是一个谜。它们的性质与VT 1137-0337非常相似，但没有显示出强变异性的证据。

Dong说：“我们发现了一个非常相似的源的开关，这表明与FRB相关的无线电源也可能是发光的脉冲风星云。”

天文学家们计划进行进一步的观测，以了解更多关于这个天体的信息，并监测它在一段时间内的行为。