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天文新知

奇特的雙星,會在兩種身分轉變

天文學家使用錢卓拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory)與甚大天線陣(VLA),發現有種奇異雙星系統會在兩種不同天體特徵裡轉換。這顆稱為Terzan 5 CX1的雙星系統位於球狀星團Terzan 5裡,距離地球約19,000光年,是顆類似太陽的恆星以及近距離中子星組合的雙星。
 
這種雙星中較重的中子星會會將物質從低質量伴星拉到周圍的吸積盤,天文學家可觀測在此過程發出明亮的X射線,並將這種現象的天體稱為“低質量X射線雙星”。吸積盤的物質逐漸落在中子星的表面上,而增加自轉速度。因此,中子星的自轉越來越快,直到大約幾十公里寬的球體比太陽重得多,自轉達每秒數百次。最後物質的傳輸變慢,剩下的物質被中子星的磁場掃走,變成了毫秒級的脈衝星。
 
由錢卓拉X射線天文台對Terzan 5 CX1的觀察顯示,它在2003年的行為類似於低質量的X射線雙星,因為Terzan 5 CX1在X射線中的亮度比球狀星團中其他幾十個光源都亮,表示中子星正在積累物質。但在2009年至2014年的數據中,Terzan 5 CX1的X射線變暗約十倍。天文學家也在2012年和2014年使用VLA檢測無線電源,儘管VLA無法搜索毫秒脈衝,但結果顯示無線電和X射線的發射量以及相應的光譜與毫秒級脈衝星預期相符。但這些結果表明Terzan 5 CX1經歷了轉變,使其像毫秒脈衝星一樣運轉,並向外部吹氣。當錢卓拉在2016年再次觀察到Terzan 5 CX1時,它在X射線中變得更亮,變回為低質量X射線雙星。
 
天文學家認為從低質量的X射線雙星演化到毫秒級的脈衝星需要僅數千年,因此這類天體很少,但先前也找到3例,分別是PSR J1023 + 0038,IGR J18245–2452和XSS J12270-4859,統稱為過渡毫秒脈衝星。科學家認為這種奇怪的轉換行為與恆星的年齡有關。隨著脈衝星的變老,它們失去了角動量,因此逐漸失去熱量並減速。但是它們處於雙星系統中時,可以間歇地從伴星中吸取物質。這會再次加熱恢復快轉。天文學家希望能有更多觀察,以弄清發生得機制,以理解中子星的外層結構。相關研究發表在The Astrophysical Journal 期刊。(編譯/李瑾)
 
 奇特雙星系統
 
圖中,左側是哈柏太空望遠鏡的光學像,右側則是錢卓拉X射線天文台同視野影像,圖中低,中和高能X射線分別被著色為紅,綠和藍色。
資料來源:science alert

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