記錄快速軌道上發現的x射線脈衝星

科學家們分析了中子星內部組合探測器(更好的)的第一個數據,發現了兩顆圍繞著每一顆恆星旋轉的恆星——大約每38分鐘就會有兩顆恆星圍繞在一起。該系統中的一顆恆星,名為IGR J17062 - 6143(簡稱J17062),是一顆快速旋轉的超密度恆星,稱為脈衝星。這一發現使這對恆星對一種脈衝星雙星系統的短週期已知的軌道週期有了記錄。更好的數據還顯示,J17062的恆星相距僅約186,000英里(30萬公里),比地球和月球之間的距離還小。

記錄快速軌道上發現的x射線脈衝星

根據這對雙胞胎的快速軌道週期和分離,科學家們參與了一項新的研究,認為第二顆恆星是一個氫貧白矮星。戈達德的天體物理學家、論文的第一作者Tod Strohmayer說:像太陽這樣富氫恆星不可能成為脈相星的伴侶,不能把這樣的恆星放進一個這麼小的軌道里。在2008年,羅西x射線計時探測器(RXTE)在20分鐘的觀測中只能為J17062的軌道週期設定一個下限。去年6月在國際空間站上安裝的更好的設備,已經能夠觀察系統更長時間。今年8月,該儀器將注意力集中在J17062上,在5.3天內超過7小時。

結合10月和11月的額外觀測,科學小組能夠確定一個包含天文學家稱為“accreting毫秒x射線脈衝星”(AMXP)的雙星系統的記錄軌道週期。當一顆大質量恆星發生超新星爆炸時,它的核心坍縮成一個黑洞或中子星,它體積小,密度大,大小相當於一個城市,但它的質量比太陽還要大。中子星是如此的熱,它們發出的光會經過熾熱的、白熱的、紫外線的,並進入電磁波譜的x射線部分。脈衝星是一種快速旋轉的中子星。

2008年對J17062的RXTE觀測發現,x射線脈衝每秒鐘重複發生163次。這些脈衝標記了脈衝星的磁極周圍的熱點位置,因此天文學家能知道旋轉速度。J17062的脈衝星以每分鐘9800轉的速度旋轉。當中子星強烈的重力場將物質從一顆恆星公司(J17062)中抽離出來時,就會形成熱點,從白色的矮人那裡,它會聚集到一個吸積盤裡。物質在盤螺旋下降,最終到達表面。中子星有很強的磁場,所以物質在恆星表面的分佈不均勻,沿著磁場向磁極移動,產生熱點。持續不斷的不斷下降氣體會使脈衝星加速旋轉。當它們旋轉時,這些熱點就會出現在x射線儀器的視野中,就像更好的,記錄了波動。

一些脈衝星每秒鐘旋轉700次以上,相當於一個廚房攪拌器的葉片。來自脈衝星的x射線的波動是如此的可預測,因此,對x射線計時和導航技術(六分儀)的“站探索者”號探測器已經顯示,它們可以作為未來航天器自主導航的信標。隨著時間的推移,來自施主恆星的物質會在中子星表面形成。一旦這一層的壓力累積到其原子融合的程度,就會產生一種失控的熱核反應,釋放出相當於每平方釐米的100個15兆噸炸彈的能量。這種爆發的x射線也可以被更好的捕捉,儘管還沒有從J17062中看到。

研究人員能夠確定J17062的恆星圍繞著一個圓形軌道旋轉,這在AMXPs中是很常見的。白矮星供體是“輕量級”的,只佔太陽質量的1.5%。這顆脈衝星要重得多,大約有1.4倍太陽質量,這意味著恆星運行在距脈衝星1900英里(3000公里)的地方。這就好像是供體恆星圍繞著一個靜止的脈衝星運行,但是更好的是足夠敏感,可以探測到脈衝星的x射線發射的輕微波動,這是由於來自供體恆星的牽引。

我們和脈衝星之間的距離不是恆定的,它隨軌道運動而變化。當脈衝星靠近時,x射線的發射時間比距離更遠的時候要少一些。這一次的延遲是很小的,J17062的軌道只有大約8毫秒的時間,但是它很好地在一個靈敏的脈衝星機器的能力範圍內。這項研究的結果發表在《天體物理學快報》上。更好的任務是提供高精度的測量,以進一步研究中子星的物理和行為。該儀器的其他第一輪的結果提供了關於一個物體的熱核爆炸的細節,並探討了這些事件中吸吸盤發生了什麼。

戈達德天體物理學家、更優秀的首席科學家Zaven Arzoumanian說:從地球的角度來看,中子星是真正獨一無二的核物理實驗室,我們不能在太陽系內任何地方重現中子星上的條件。更好的一個重要目標是學習亞原子物理學,這在其他任何地方都是不可訪問的。在NASA的探索計劃中,更好的是一個天文物理任務,它為世界一流的科學研究提供了頻繁的飛行機會,利用創新的、流線型的、高效的管理方法,在太陽物理學和天體物理科學領域。美國國家航空航天局的太空技術任務指揮部支持該任務的六分儀組成部分,演示了基於脈衝的航天器導航。

博科園-科學科普|參考期刊:天體物理期刊|來自:NASA


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