「黑寡婦」脈衝星吞滅相伴褐矮星

加拿大的一支天文學家團隊對距離地球6500光年遠的一顆脈衝星進行了迄今為止最為精確的測量,在天文史上最高精度的測量相當於從地球上的望遠鏡看到冥王星表面的一隻跳蚤。不同凡響的觀測利用了一對恆星遺骸的幾何和物理特性,在相互繞轉的一對恆星遺骸中,其中一顆是冷的、輕量級的天體,它被稱為褐矮星;另一顆是熱的、重量級的脈衝星。這一雙星系中的褐矮星有彗星一樣的氣體慧尾,被脈衝星吸取的氣體“彗尾”起到“喚醒”的作用;雙星系中的脈衝星是一顆奇異的、快速旋轉的星體。褐矮星和它周圍的氣體圍繞脈衝星旋轉,當它經過脈衝星的前方時,從我們地球的望遠鏡看來,產生了一種放大鏡的作用。

羅伯特•曼因是發表在5月24日一期《自然》雜誌上論文的主要作者,是多倫多大學天文學和天體物理學系的博士生,他和來自多倫多大學敦塔普天文學和天體物理學研究所、加拿大理論天體物理研究所、加拿大圓周物理研究所的同事共同合作,精確測量了一顆快速旋轉脈衝星的週期,它每秒旋轉600次,脈衝星從它表面的兩個“熱點”噴發出強烈的輻射,當脈衝星的兩道輻射束週期性地掃過地球時,地球上的射電望遠鏡接收到脈衝星的輻射光束。褐矮星的直徑是我們太陽的大約三分之一,它與脈衝星的距離大約是200萬公里,相當於地球到月球距離的5倍,它圍繞主脈衝星旋轉一週僅需9個小時,由於距離太近,脈衝星對它的伴隨褐矮星產生了“潮汐鎖定”,這顆褐矮星的一面總是朝向主星,另一面則總是背向主星,脈衝星對褐矮星的這種作用就像地球對月球產生的“潮汐鎖定”,月球的一面總是對著地球,另一面則總是揹著地球。

由於距離太近,褐矮星受到來自它更小同伴脈衝星輻射的強烈衝擊,朝向脈衝星的一面經過輻射加熱,相對冷的褐矮星表面溫度上升到大約6000度,相當於我們太陽表面的溫度。脈衝星的“死亡輻射”將它的伴星推入死亡的境地,這類雙星系中的主脈衝星被天體物理學家稱之為“黑寡婦”,這種稱呼與一種“黑寡婦”蜘蛛吞吃它的伴侶有關。脈衝星在合適的條件下能夠吞噬伴隨矮星的氣體物質,甚至將整個矮星吞入腹中。曼因和他的同事將這顆脈衝星命名為PSR B1957+20 ,它可能是迄今觀測的最大質量的恆星遺骸,精確測量它的質量將幫助科學家理解中子星的質量界限,超過了質量的界限,中子星可能繼續塌縮為一個太空的霸主——黑洞。

取得一種難以置信的觀測精確度,這不僅對脈衝星的研究而言是必須的條件,而且能夠提供一種瞭解所謂快速射電暴(FRBs)的線索。近來年,天文學家對快速射電暴的天文現象產生了濃厚興趣。可以通過透鏡原理放大中子星的脈衝信號,同樣,可以通過透鏡原理放大快速射電暴的信號,褐矮星和它周圍的氣體物質充當了透鏡的功能,同樣,在快速射電暴的情形中,主星系內的等離子體發揮了透鏡的作用。重複性的射電暴和週期性的脈衝都能通過透鏡效應放大信號。集結了加拿大大學和研究機構的優秀天文學家,這支天文團隊使用了阿雷西博射電望遠鏡天文臺的觀測數據,這些觀測數據來自2017年12月之前,他們在下一階段的研究中會使用更多更新的觀測數據。

科普編譯:2018-5-25

“黑寡婦”脈衝星吞滅相伴褐矮星

The pulsar PSR B1957+20 is seen in the background through the cloud of gas enveloping its brown dwarf star companion.


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