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從星系爆發了解宇宙射線旅行

2024-07-24科學
#流量變現來齊家#「吸血鬼」中子星爆發原因是因為射線近光速旅行-「這將幫助我們了解射線是如何從所有物體表面發射射線的,甚至是居住在星系中心的超巨大黑洞」
「吸血鬼」中子星b A吸血中子星從恒星伴星提供動力,強大的天體物理學噴流的插圖。(圖片來源:Danielle Eutselaar Nathalie Degenaar Anto Cannekaek Institute,阿姆斯特丹大學)
中子星是一顆大質素恒星的殘骸,它曾經在超新星爆炸中死亡。總體而言,中子星被認為是已知宇宙中最極端的天體之一——尤其是當這些密度極高的恒星殘骸與伴星(尚未「死亡」)並排存在時,中子星的巨大重力足以剝離物質。換句話說,伴星就像中子星的恒星受害者。這些「吸血鬼中子星」之所以特別,是因為它們像宇宙中的貝拉·盧戈西(Bela Lugosi)一樣復活了。這是因為伴星的墜落物質觸發了中子星表面的熱核爆炸。
其中一些被偷的物質被引導到中子星的兩極,從那裏它以接近光速的形式以強大的天體物理學噴流的形式爆發。然而,究竟是什麽原因導致這些噴射式飛機被發射-以及它們如何與這些熱核爆炸連線-仍然是一個謎。然而,新的研究為這個謎題提供了一個線索。科學家們已經揭示了一種方法來測量這些噴流的速度,並將這些值與中子星和不幸的雙星伴星的質素聯系起來。這可能最終有助於解決這個與噴射有關的困境,並可能提供有關其他物體從伴星上剝離物質的資訊,例如超大質素黑洞。
「我們第一次能夠測量從中子星發射的穩定噴流的速度,」主要作者、國家天體物理學研究所(INAF)科學家杜文·羅素(Thomas Russell)告訴Space.com。「這些噴流,就像來自不斷增長的黑洞的噴流一樣,在我們的宇宙中非常重要,因為它們將大量能量傳遞到周圍環境中,影響恒星的形成,星系的生長,星系團聚集的方式,我們不清楚射線如何爆發的。
「‘吸血鬼'中子星b啟動」。
羅素解釋說,以前,科學家們認為噴流可能是由於物質螺旋進入時從受害者恒星剝離的物質的旋轉而發射的。還有一種理論認為,噴流與旋轉物體本身的旋轉有關。這項新研究可能有助於確定哪個機制主要負責的答案。「我們發現熱核爆炸和噴流之間的聯系,現在為我們提供了一個易於獲得和可重復的探測器,以解開中子星噴流的發射機制。Russell繼續說道。「由於我們認為所有類別的物體都以非常相似的方式發射噴射式飛機,這將有助於我們了解噴射式飛機是如何從所有物體發射的,甚至是位於星系中心的超大質素黑洞。
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中子星是如何吹出它們的頂端的?
為了得出他們的結論,羅素和同事們研究了兩個包含中子星的系統:X射線雙星4U 1728-34和4U 1636-536。已知這兩個系統都會周期性地爆發熱核爆炸,中子星表面的熱核爆炸。
’吸血鬼’中子星b中子星表面的熱核爆炸對科學家來說並不是一個新現象。這些爆炸已經被分析了多年,羅素指出,天文學家總共觀察到至少125個「爆發」中子星。
羅素說:「當中子星吞噬附近恒星的物質時,積聚的物質就會在中子星表面積聚起來,到了某個時候,壓力就會變得太大,不穩定,失控的熱核爆炸就會蔓延到整個表面在幾秒鐘內就能找到中子星的位置。」與4U 1728-34和4U 1636-536相關的爆發在X射線波段可見,這意味著該團隊能夠使用歐洲航天局的國際Gamma射線天體物理實驗室(INTEGRAL)太空望遠鏡來探測它們。「我們發現這些爆炸會導致一些額外的物質被泵入噴射器,持續數十秒。」Russell繼續說道。
「使用射電望遠鏡來監測澳洲望遠鏡緊湊陣列的噴流,我們能夠跟蹤這種額外的物質,因為它沿著噴流流下來,基本上為我們提供了一個宇宙測速相機來測量噴流速度。「INTEGRAL太空望遠鏡的插圖,它是確定中子星噴射速度的組成部份。他們想要看到的是X射線暴後無線電發射的變化。事實上,研究小組在每次熱核爆炸後的幾分鐘內檢測到無線電亮度增加。使研究人員得出結論,噴射式飛機的前進演化是接近被熱核爆炸。「我們對噴射式飛機的反應如此清晰感到驚訝。這些非常明亮和清晰的耀斑流下噴射式飛機,很容易被發現,」羅素說。「我們確實期待一些反應,但認為它會更加微妙。
'吸血鬼'中子星b維安中子星噴射機被捕獲加速研究小組說,這些噴射式飛機的速度是謎題中缺失的一塊,這導致了噴射式飛機的猛烈噴射和爆炸性餵食事件之間的聯系。「速度對於理解噴射式飛機是如何發射的非常重要,而這個新發現為回答這個問題開啟了一個非常容易的視窗。」Russell說。「我們現在可以將這個實驗套用於許多其他爆發的中子星,然後我們可以比較噴射速度如何與中子星的自旋,質素,甚至可能是磁場的相關性,所有這些都被認為是噴射發射的關鍵要素。「如果研究小組看到其中一個特性與噴射速度之間的相關性,它將揭示這些噴射的主要發射機制-無論是中子星的自轉還是墜落物質的旋轉。
這是第一次測量來自中子星的這種噴流的速度,但值得註意的是,它之前已經測量過黑洞。然而,羅素解釋說,在使用中子星作為探測器來研究噴射發射機制時,中子星比黑洞具有巨大的優勢。「中子星可以非常精確地測量自旋,確定的質素,甚至可能已知的磁場強度,所有這些在黑洞中都很難測量。他說。「因此,目前只有中子星,我們才能開始將系統內容與噴流聯系起來。
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總而言之,該團隊現在已經在兩個中子星系統中看到了這個結果,但到目前為止,他們只看到了兩個。「我們正在盡可能多地將我們的新技術套用於其他爆發的中子星,以揭示噴流速度如何隨著不同的中子星特性而變化,」他說。他總結道。「一旦我們建立了足夠的樣本,我們就能夠解開噴射式飛機生產的關鍵內容,揭示噴射式飛機是如何發射的。」該團隊的研究於3月27日星期三發表在【自然】雜誌上。
By: Robert Lea
FY: 何丹懷
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