像宇宙「黑寡婦?」蜘蛛脈衝星吞噬附近恆星

【2023年12月06日訊】(記者陳俊村報導)半人馬座ω(Omega Centauri)是銀河系內最大的球狀星團,年齡約有120億歲。藉由美國國家航空航天局(NASA)的錢德拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory)的資料,天文學家了解到該星團中擁有蜘蛛般習性的蜘蛛脈衝星(spider pulsar)如何獵殺鄰近的恆星

據NASA網站報導,脈衝星(pulsar)是巨大的恆星塌陷後形成的中子星,擁有密度極高且會旋轉的核心。這些死星在快速旋轉時會發出電磁輻射束,就像燈塔發出的光束一樣。有些脈衝星每秒可旋轉幾十至幾百次,它們被稱為毫秒脈衝星(millisecond pulsar)。

蜘蛛脈衝星是由一顆脈衝星和一顆比較小的伴星組成的雙星系統。這是很特殊的一種毫秒脈衝星,因其能吞噬伴星而得名(就像有些種類的蜘蛛有殺死並吃掉伴侶的習性)。

美國和加拿大天文學家最近透過望遠鏡在距離地球大約17,700光年的半人馬座ω中發現18顆毫秒脈衝星。他們接著檢視錢德拉X射線天文台的資料,看看這些毫秒脈衝星會不會發射X射線。

這些天文學家發現,有11顆毫秒脈衝星會發射X射線,其中5顆是蜘蛛脈衝星,集中在半人馬座ω的中心附近。他們隨後將這些資料與錢德拉X射線天文台對其它球狀星團的蜘蛛脈衝星所觀測的資料進行比較和分析。

天文學家指出,依據被摧毀伴星的大小,蜘蛛脈衝星可分為兩種。一種是「紅背蜘蛛」(Redback),這種蜘蛛脈衝星的伴星之質量介於太陽質量的十分之一至二分之一之間;另一種是「黑寡婦」(Black Widow),這種蜘蛛脈衝星的伴星之質量低於太陽質量的5%。

天文學家發現,這兩種蜘蛛脈衝星有明顯的區別。「紅背蜘蛛」發出的X射線比「黑寡婦」的明亮,這與先前的研究吻合。他們首次證實,蜘蛛脈衝星發出X射線的明亮度與伴星質量有相關性。伴星越大,蜘蛛脈衝星發出的X射線越多。

蜘蛛脈衝星與伴星之間的距離通常只有地球與月球之間距離的1至14倍。就天文學而言,這樣的距離非常近。這會讓蜘蛛脈衝星發出的能量粒子對伴星特別有殺傷力。

對於研究球狀星團中的毫秒脈衝星而言,錢德拉X射線天文台對X射線的敏銳觀測能力非常重要,因為毫秒脈衝星經常是一小部分天空中很大的X射線來源,所以很難區分不同的來源。

比如說,半人馬座ω中有幾個毫秒脈衝星有其它不相關的X射線來源,只在幾弧秒(arc second,又稱角秒)之外。1弧秒是一美分硬幣在2.5英里(4公里)之外測量的近似大小。

錢德拉X射線天文台在YouTube網站分享了蜘蛛脈衝星摧毀伴星的說明短片。

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