天文學家最近觀測到一次罕見的磁星爆發。此次的磁星爆發來自於1,200萬光年外的編號M87「雪茄星系」。這次的爆發足以照亮整個星系，這也是首次觀測到在銀河系外的磁星爆發。
當質量超過太陽八倍的大質量恆星死亡時，它們會引發超新星爆炸，核心留下一個黑洞或中子星。中子星是非常緻密的核心殘骸，其密度及大小可比喻為將太陽壓縮成一個城市大小的球體，它們自轉迅速並擁有強大的磁場。一些年輕的中子星擁有超強的磁場，超過了典型中子星的10,000倍，且每秒自轉速度可達700次。這些被稱為磁星。目前認為，當這些高度磁性的年輕中子星表面的「星球震動」幹擾了它們強烈的磁場時，會產生巨大的閃焰。它們會透過閃焰釋放能量，釋放出伽瑪射線，偶爾這些閃焰甚至非常劇烈，足以照亮整個所處星系。隨著時間久遠，磁星的旋轉速度和強烈的磁性都會減弱，因此捕捉到磁星爆發的事件並不多。在過去50年的伽瑪射線觀測中，我們僅觀測到三次磁星的巨型閃焰，且都在銀河系內及大麥哲倫星雲中。其中2004年12月觀測到的一次來自距離我們30,000光年的磁星，甚至強烈到影響地球的上層大氣。
這次閃焰以高能伽瑪射線短暫爆發形式出現，僅持續了十分之一秒。在閃焰發生後13秒，天文學家就定位到這些伽瑪射線似乎來自M82星系，距離地球約1,200萬光年。然而，此時面臨一個謎團需要解決。我們所見到的爆發閃焰是來自這個星系的一個相當常見的伽瑪射線爆發？還是一次罕見的磁星爆發？前者的理由是，M82星系正好是一個恆星劇增星系，使得M82本身就是一個伽瑪射線爆發的好發場所。為了調查此次伽瑪射線閃爍，天文學家速利在24小時內用XMM-Newton（X射線）太空望遠鏡對爆發源進行了後續觀測。推理認為，如果這次伽瑪射線爆發是由兩顆中子星碰撞並合併事件造成的短時伽瑪射線爆發，那麼應該也會在X射線和可見光中觀察到對應的餘暉，這個事件也將使時空產生波動，產生重力波。結果顯示，沒有觀測到餘暉也沒有偵測到重力波。這有助於確定真正的爆發源是M82中的磁星爆發。值得一提的是，如果沒有在24小時內確定X射線的餘暉，將沒有如此強有力的證據證明這確實是一個磁星，因為即使有餘暉一般很快就會消失。
圖說：大圖為哈伯望遠鏡拍攝的M82星系。小圖為磁星的藝術想像圖。Credit: NASA / ESA
這次在M82星系中觀測到磁星爆發，證實了在恆星爆發區域，大質量恆星「快速演化、迅速死亡」，導致年輕的中子星成為動盪不安、自轉速度迅速的磁星這樣的推論。天文學家將積極在恆星劇增星系中尋找更多的磁星，以更好地瞭解大質量恆星的生死，以及理解中子星隨時間演變的過程。此次也是拓展了我們對其他銀河外磁星的尋找，如果我們能找到更多，我們就可以開始瞭解這些閃焰發生的頻率以及這些恆星在此過程中如何失去能量。此研究於4月24日發表在《自然》期刊上（Mereghetti et al. 2024）。（編譯／段皓元）
資料來源：ESA
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