x射线望远镜捕捉到像宇宙黑寡妇一样吞噬恒星的“蜘蛛脉冲星”

何一方88

美国国家航空航天局钱德拉X射线太空望远镜拍摄的贪婪的蜘蛛脉冲星侵蚀周围恒星的图像。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/CXC/骚；光学，美国国家航空航天局/欧空局/STScI/AURA；IR:美国国家航空航天局/JPL/加州理工学院；图像处理，美国国家航空航天局/CXC/圣保罗/北沃尔克)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：美国国家航空航天局的太空钱德拉X射线天文台观察到球状星团半人马座欧米茄中一群“杂乱”的蜘蛛脉冲星正在吞噬它们的伴星。这些数据可以帮助科学家更好地理解这种快速旋转的中子星(以吞噬配偶的蛛形纲动物命名)是如何用强烈的辐射束侵蚀周围的恒星的。

这片混乱中的五颗蜘蛛脉冲星——混乱是对紧密聚集的蜘蛛的命名——被发现集中在半人马座欧米茄的中心，这是一个由大约1000万颗恒星组成的巨大群体，距离地球17700光年。它们最初是由科学家使用巴夏礼和猫鼬射电望远镜发现的，他们确定了总共18颗快速旋转的中子星或“毫秒脉冲星”

加拿大阿尔伯塔大学的研究人员在意识到18颗脉冲星中有11颗发出X射线辐射后不久，就在射电望远镜数据中识别出了蜘蛛脉冲星五重奏。这是有事发生的迹象。因此，为了更好地了解宇宙黑寡妇类似物，该小组将脉冲星的无线电数据与钱德拉X射线对12个其他球状星团中26个蜘蛛脉冲星的观察进行了比较。

从死星中“孵化”

像所有的中子星一样，蜘蛛脉冲星是在大质量恒星耗尽燃料，无法再维持其核心的核聚变时诞生的。这结束了向外的能量流动，这种能量流动在数百万年，甚至数十亿年中支撑着恒星对抗自身重力的向内压力。

当垂死恒星的外层(核聚变继续进行)随着超新星爆炸向外爆炸时，质量为太阳质量一到两倍的恒星核心迅速坍缩到大约12英里(20公里)的宽度。这种坍缩迫使电子和质子聚集在一起，产生了中子的海洋——通常在原子中心发现的中性粒子——密度如此之大，一汤匙的重量超过10亿吨(9000亿公斤)。这大约相当于珠穆朗玛峰的重量。

除了给予中子星名称中的“中子”部分，坍缩还有另外两个重要的影响。就像花样滑冰运动员在手臂上划圈会增加他们旋转的速度一样，这些死亡恒星核心半径的快速减小会使他们旋转起来，使一些恒星每秒钟旋转数百次。结果呢？毫秒脉冲星。有些毫秒脉冲星的自转速度甚至高达每秒700次。

此外，引力塌缩迫使该区域的磁力线聚集在一起，将中子星的磁场强度增强到地球磁场的数千倍。这些磁场因此喷出物质喷流，产生辐射束；随着中子星的旋转，这些光束扫过宇宙。想想，“宇宙灯塔。”

正是这些旋转的中子星被称为脉冲星。当这些脉冲星辐射束轰击周围的恒星时，这种现象被称为“蜘蛛脉冲星”。

这种破坏性的过程是可能的，因为蜘蛛脉冲星与它们的同伴之间的距离很小，大约是地球和月球之间距离的14倍。这种相对较近的距离使得从脉冲星发出的高能粒子能够吞噬它们的伴星。

宇宙红背大战黑寡妇



美国国家航空航天局钱德拉X射线太空望远镜拍摄的半人马座欧米茄的特写，显示了蜘蛛脉冲星的位置。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/CXC/骚；光学，美国国家航空航天局/欧空局/STScI/AURA；IR:美国国家航空航天局/JPL/加州理工学院；图像处理，美国国家航空航天局/CXC/圣保罗/北沃尔克)

根据它们的猎物，蜘蛛脉冲星被进一步分为两个以蜘蛛为主题的亚类。“Redback”蜘蛛脉冲星使质量在太阳10%到50%之间的伴星恶化，而“黑寡妇”蜘蛛脉冲星则摧毁质量不到太阳5%的较小恒星。

但是在该小组的新调查中，研究人员证实了中子星红背和黑寡妇之间的另一个区别。

他们发现红背脉冲星在X射线中比黑寡妇脉冲星更亮。这是第一次将被蜘蛛脉冲星吞噬的恒星质量与正在吞噬它们的辐射联系起来。

这种影响与来自脉冲星的粒子流与来自伴星的物质流碰撞有关，产生的冲击波产生X射线——这种辐射进一步侵蚀这些恒星和钱德拉探测到的光。看起来，较大的恒星会产生产生更多X射线的冲击波。研究小组解释说，这使得红背蜘蛛在x光下比黑寡妇更亮。

钱德拉本身对于研究蜘蛛脉冲星和其他毫秒脉冲星至关重要，因为它敏感的X射线视觉可以区分球状星团中的这些X射线源和其他X射线源，球状星团是由重力束缚在一起的恒星集合体，密度朝着中心点增加。

这在半人马座欧米茄中尤为明显，在那里，几颗已发现的毫秒脉冲星被其他不相关的X射线源紧紧包围着。

该小组的研究将很快发表在皇家天文学会月刊的12月号上。纸质资源库arXiv提供了预印本。