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內容簡介:2020年7月8日,一個國際天文學家團隊在《自然》雜誌上發表了一關於雙星系統的突破性發現,該團隊發現一顆名為PSR J1913 + 1102的快速旋轉的中子星(即脈衝星)與另一顆密度較大的恆星殘骸執行在同一軌道上,兩者將在大約4.7億年內相撞,屆時將釋放出引力波和光的巨大能量。該雙星系統是有史以來觀測到的質量最不對稱的中子星雙子星系統,兩者的碰撞可為分析中子星構成提供新思路。

新發現的脈衝星,PSR J1913+1102,雙星對應阿雷西博天文臺 / 中佛羅里達大學 - 威廉剛薩雷斯和安迪託雷斯

一個國際天文學家團隊在2020年7月8日在《自然》雜誌上發表了一項關於雙星系統的突破性發現。一顆名為PSR J1913+1102的中子星(即脈衝星)在高速旋轉中與另一顆密度極大的恆星殘骸同在一段狹窄的軌道上執行,預計將在4.7億年內相撞——在宇宙的時間尺度上看,這時間並不漫長。一旦相撞,它們將會以引力波和光的形式釋放出巨大的能量。

二者引起人們濃厚興趣的地方在於它們的不同。事實上,波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡觀測到的這個系統,是迄今為止發現的最不對稱的合併中子星雙星系統。它的存在表明在太空中有很多類似的系統,它們災難性的碰撞可以為人們瞭解中子星的神秘構成提供新的視角,甚至有助於確定一個更精確的宇宙膨脹率(哈勃常數)

有趣的是,研究人員認為,2017首次探測到的中子星合併,可能是這種不對稱雙星系統導致的。

來自英國安東格利亞大學的首席研究員羅伯特費德曼在一份宣告中說:“雖然可以用其他理論解釋GW170817,但我們可以認為,質量明顯不同的中子星母系統,類似於PSR J1913+1102系統,就是一個非常合理的解釋。也許是更為重要的,這一發現強調存在著更多這樣的系統,它們構成了超過十分之一的中子星雙星系統。”

在這些雙星系統中,質量不等的恆星可以產生比等質量恆星更壯觀的合併。這兩顆恆星碰撞時在瞬間釋放的巨大能量,據估計超過了宇宙中所有恆星的總和的幾十倍。大量的物質被釋放,也使這一事件迸發出更明亮的光芒。

費德曼解釋說:“因為一顆中子星要大得多,它的引力影響會扭曲它的伴星的形狀——在它們真正合並之前剝離掉大量物質,並有可能徹底破壞它。與等質量的雙星系統相比,這種‘潮汐瓦解’會噴射出更多的熱物質,從而產生更強的輻射。”

來自德國波恩的馬克思普朗克射電天文研究所的保羅弗雷爾博士補充說:“潮汐瓦解將使天體物理學家獲得關於構成這些密度極大的物體內部的外來物質的重要新線索。目前這種物質仍然是一個巨大的謎團——它的密度如此之大,以至於科學家們始終不知道它實際是由什麼構成的。”

相關知識

中子星(英語:neutron star),是恆星演化到末期,經由引力坍縮發生超新星爆炸之後,可能成為的少數終點之一。恆星在核心的氫、氦、碳等元素於核聚變反應中耗盡,當它們最終轉變成鐵元素時便無法從核聚變中獲得能量。失去熱輻射壓強支撐的外圍物質受重力牽引會急速向核心墜落,有可能導致外殼的動能轉化為熱能向外爆發產生超新星爆炸,或者根據恆星質量的不同,恆星內部區域被壓縮成白矮星、中子星或黑洞。

若是白矮星被壓縮成中子星,過程中恆星遭受劇烈的壓縮使其組成物質中的電子併入質子轉化成中子,直徑大約只有十餘公里,但上面一立方厘米的物質便可重達十億噸,且旋轉速度極快。由於其磁軸和自轉軸並不重合,磁場旋轉時所產生的無線電波等各種輻射可能會以一明一滅的方式傳到地球,有如人眨眼,此時稱作脈衝星。

一顆典型的中子星質量介於太陽質量的1.35到2.1倍,半徑則在10至20公里之間(質量越大半徑收縮得越小),也就是太陽半徑的30,000至70,000分之一。因此,中子星的密度在每立方公分8×1013克至2×1015克間,此密度大約是原子核的密度[1]。

FY:嗆嗆

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