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一颗脉冲星正在向太空发射长达7光年的反物质流


一颗脉冲星正在向太空发射长达7光年的反物质流


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一颗脉冲星正在向太空发射长达7光年的反物质流


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有一句格言 ， “大自然从不画直线 。 ”
事实证明 ， 这只是大部分情况下是正确的 ， 或者非常接近 。 例如 ， 一颗只有几十公里宽的恒星的小BB发出了一束相当直的物质和反物质束 ， 延伸到令人震惊的7光年——70万亿公里!
这是……很长 。 即使从我们1600光年的距离来看 ， 光束的大小也只有天空中满月的一半 。 确实很长 。

脉冲星PSR J2030+4415释放出一股粒子风(蓝色 ， 显示x射线) ， 它吹向恒星之间的气体(红色 ， 显示氢气) ， 在它移动的过程中产生了一个弓波 。
这种现象的罪魁祸首是一颗名为PSR J2030+4415的脉冲星 。 脉冲星是中子星 ， 是一颗大质量恒星爆炸成超新星的核心密度极高的尸体 。 恒星的外层被炸开了 ， 但核心本身坍塌了 。 如果核心的质量不到太阳的三倍 ， 它将变成一个大约20公里宽的中子球 。 这使得它的密度极高;它的一立方厘米将有大约1亿吨的质量 ， 大约相当于你把美国的每一辆汽车都压碎 ， 直到它们加在一起有一个方糖那么大 。

中子星非常小 ， 密度也非常大 ， 把太阳的质量压缩成一个直径只有几公里的球 。 这幅画描绘了一个与曼哈顿相比的城市 。
中子星旋转速度快 ， 磁场强大 ， 比地球磁场强数万亿倍 。 这就产生了许多不同的现象;一种解释是 ， 这一过程产生了难以置信的强辐射 ， 这些辐射从恒星的磁极发射出去 ， 由于中子星的旋转 ， 这些辐射像一对灯塔光束一样在天空中扫过 。 当这些光束经过地球时 ， 我们会看到一个光点 ， 一个脉冲 ， 因此我们称之为脉冲星 。
脉冲星还吹出了一股非常强大的带电亚原子粒子风 ， 这种风被异常强大的磁场加速 。 粒子以光速的很大一部分的速度向外移动 。 如果脉冲星周围的恒星之间漂浮着气体 ， 这股风就会猛烈撞击它 ， 产生一个不断膨胀的气泡 。 如果脉冲星相对于气体运动 ， 气泡实际上更像是弓形波 ， 就像船首移动时产生的水中波 。
脉冲星PSR J2030+4415最近冲破了自己的弓形波 ， 使其强大的磁场与银河系的磁场相连接 。 这导致电子和正电子高速喷射 ， 然后发射出x射线(蓝色的 ， 指向右下角) ， 形成一束长达7光年的长束 。 这里只显示了梁的一部分;它的范围远远超出了这张图片的大小 。

这正是我们在包括PSR J2030+4415在内的几颗脉冲星上看到的情况 。 但在这种情况下 ， 它变得有点复杂 。 由于某种原因 ， 脉冲星前面膨胀的波停止了 ， 而脉冲星的向前运动实际上使它突破了波的前面 。 过去10年左右的观察表明 ， 这种爆发发生在大约20 - 30年前!从那时起 ， 一个新的气泡就形成了 ， 一个小气泡正在船头波的尖端膨胀 。
恒星之间的气体被称为星际介质 ， 也有一个与之相关的磁场 。 磁场非常弱 ， 只有地球磁场的五万分之一强 ， 但它延伸的距离很大 ， 所以它对气体有很大的影响 。
当脉冲星冲破自己的弓形波时 ， 它的磁场可以直接与周围气体的磁场相连 。 这样的相互作用极其复杂 ， 但最终会导致泄漏 ， 就像在高压软管上刺穿一个洞一样 。 脉冲星风中的亚原子粒子冲出这个洞 ， 以大约三分之一光速呼啸而去 ， 进入星际介质 。

在x射线中 ， 脉冲星的灯丝伸展到惊人的7光年 。 白色方框表示上述光学图像的大小 。
当它们这样做时 ， 它们与气体的磁力线相互作用 。 带电粒子像电线上的珠子一样绕着磁力线旋转 ， 当它们这样做时就会发出辐射 。 这些粒子的能量以x射线的形式出现 ， 钱德拉x射线天文台观测到这些小光斑排成一条7光年长的直线 。 从某种意义上说 ， 它们点亮了一根灯丝 ， 银河系中一条单一的磁场线 ， 就像一根弦上的圣诞彩灯 。
在这种情况下 ， 粒子都是电子 ， 它们的反物质等价物被称为正电子 ， 正电子就像电子 ， 但带正电荷 。
所以我们现在看到的是由脉冲星驱动的以星系磁场为焦点的物质和反物质光束延伸70万亿公里大到只要我们的眼睛能看到x射线我们就可以用肉眼看到 。 这很酷 。
碰巧的是 ， 最近有一些观测显示 ， 反物质正电子撞击地球大气层的数量比我们预期的要多 ， 考虑到我们对能够产生反物质正电子的天体物理来源的了解 ， 这并不危险 ， 因为反物质正电子的数量非常少 ， 但它仍然很奇怪 。 脉冲星以这种方式将它们泄漏到银河系磁场中 ， 可能可以解释这种过剩现象 。 这一点目前还不清楚 ， 但这是一个有趣的想法 。

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