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美天文学家观测到伴星系统的“死亡之舞”

2007.9.17

利用美国宇航局(NASA)的“雨燕号”(SWIFT)卫星和罗西X射线时变探测器(RXTE),天文学家有幸发现银河系中一个伴星系统上演的“死亡之舞”。相关论文即将发表在《天体物理学杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上。
 
2007年6月7日,“雨燕号”突然从银河系中心方向收到X射线和伽马射线的爆发信号。NASA戈达德空间飞行中心的Hans Krimm等人发现,射线源位于银河系中央的人马座,距地大约2万5千光年,研究人员将其定名为SWIFT J1756.9-2508。
 
6天后,NASA和MIT的天文学家开始利用RXTE观测该区域,他们发现了一颗十分奇异的天体,尽管体积较大,它的最小质量大约只有木星的7倍,实际质量也不会超过木星的30倍。与一般的行星围绕着恒星运动不同,该小质量天体环绕的是一颗37万公里外的毫秒脉冲星(millisecond pulsar,每秒高速旋转数百次的中子星,会发出极短周期的电磁脉冲信号),运动周期为54.7分钟。

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尽管新发现的伴星系统中伴星体积比脉冲星大得多,但后者的质量却是前者的100倍(图片来源:Aurore Simonnet/Sonoma State University)

美国西北大学Christopher Deloye说,“由于构造原因,该天体不会是一颗行星,本质上应该是一颗质量削减到行星水平的白矮星。”论文合著者、戈达德中心的Craig Markwardt表示,“该物体仅仅是一颗恒星的‘骨架’,脉冲星已经吞噬掉了它的气体外包层,剩下的只有氦气构成的核。”
 
尽管大部分的脉冲星会随着年龄的增长越转越慢,但如果能够持续地吸入来自伴星的气体,它的转速反而有可能会加快。在研究中,Markwardt从X射线时变数据中探测到了该小质量星体的微调作用,它的牵引力会使脉冲星接近或远离地球。
 
此次的研究是天文学家第8次发现毫秒脉冲星从伴星获得质量,但这却是他们第2次发现如此小质量的伴星(另一颗为XTE J1807-294)。
 
研究人员推测,该伴星系统大约形成于几十亿年前,由一颗质量很大和一颗质量较小的恒星(1~3个太阳质量)组成。大质量恒星进化很快,并发生超新星爆发,最终成为中子星。而质量较小的恒星这时正在膨胀成为红巨星,因此,二者的气体外壳发生了“亲密接触”,造成了轨道能量的损失,两颗恒星越来越近并同时喷射出外层气体。
 
现在,这两个天体如此接近,中子星的强大引力使伴星形成了潮汐隆起(tidal bulge),气体逐渐流入中子星星盘内供其吞噬。但如果气体流动不稳定或者中子星内存积了过多的气体,就会导致上述的能量爆发。
 
Krimm表示,经过数十亿年,该伴星已所剩无几,它能否继续生存目前也还不清楚。“它已经饱受打击,但这就是自然的一部分,”他说。

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