恒星如何變磁星

肯恩·克羅斯韋爾

磁星是一種特殊的脈沖星，脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星，中子星則是大質(zhì)量恒星爆炸后形成的超新星：爆炸時恒星的外層被拋射入太空，而其核心塌縮成脈沖星。磁星是罕見的，也是非凡的，在目前已知的數(shù)以千計的脈沖星中，只有20余顆磁星。

英國米爾頓凱恩斯市開放大學的天文學家西蒙·克拉克和他的同事觀察到一個被命名為“維斯特盧1”的年輕星團，并在其中發(fā)現(xiàn)了一顆磁星。該星團只有500萬歲，位于天壇座中，距離地球16 000光年。

這個星團的發(fā)現(xiàn)過程非常有趣。他們先是發(fā)現(xiàn)了一顆奇特的藍超巨星“維斯特盧1-5”，它比太陽更熾熱、更明亮。該巨星和一顆巨大的恒星組成了雙星系統(tǒng)，而這顆恒星后來變成了磁星。“維斯特盧1-5”表面的氣體被這顆巨大的恒星吸引，大量流向恒星，加速了該恒星的自轉(zhuǎn)。這個過程就像落下的水使得水輪轉(zhuǎn)動一樣。克拉克認為，這種自轉(zhuǎn)增強了這顆伴星的磁場，使得它爆發(fā)時變成了磁星，而不是普通的脈沖星。

如果沒有“維斯特盧1-5”，這顆恒星很可能最終塌縮成為黑洞。但在它爆炸前的膨脹階段，“維斯特盧1-5”奪回了足夠的氣體，使其“成功瘦身”，最終沒有變成黑洞。表面氣體的流失和恒星自身的膨脹降低了它的自轉(zhuǎn)速度，就像旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰選手伸開手臂時速度會變慢一樣。

克拉克說，有兩個事實可以支持這一結(jié)論：①這顆藍超巨星正快速地遠離它所在的星團，這表明最近有另外一顆恒星發(fā)生爆炸將其推了出去；②這顆藍超巨星含有異常豐富的碳、氮和氧。

在其一生的大部分時間里，藍色恒星都是通過碳、氮、氧的循環(huán)來產(chǎn)生能量的，在這一循環(huán)過程中，碳和氧逐漸轉(zhuǎn)變成氮。藍超巨星“維斯特盧1-5”中含有大量的氮和極少的氧，同時含有大量的碳，這很不合常理。克拉克的團隊認為，“維斯特盧1-5”是在那顆恒星變成磁星之前不久獲得這些碳的。在那顆恒星生命的后期，大量的氦聚變成碳，并將部分碳噴射到“維斯特盧1-5”的表面，隨后爆發(fā)成為磁星，和“維斯特盧1-5”分道揚鑣。

雖然澳大利亞悉尼大學的天文學家布賴恩·岡斯勒沒有參與這項研究，但他認為這個結(jié)論是合理的，因為巨型恒星通常都有伴星，而這顆磁星卻和“維斯特盧1-5”獨立存在。一顆脈沖星只在其生命的前10 000年才是磁星，“維斯特盧1-5”上的碳應(yīng)該也只能存在10 000年左右，之后便會沉入恒星表面之下，從人們的視野中消失。

如果這項新發(fā)現(xiàn)能夠被證實，磁星的形成之謎也許就迎刃而解了。