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宇宙黑寡婦? 蜘蛛脈衝星吞噬伴星

天文學家觀測到半人馬座ω中的蜘蛛脈衝星正在摧毀鄰近恆星。圖為半人馬座ω。(NASA)
天文學家觀測到半人馬座ω中的蜘蛛脈衝星正在摧毀鄰近恆星。圖為半人馬座ω。(NASA)

文/記者陳俊村
半人馬座ω是銀河系最大球狀星團,約120億年。天文學家根據美國太空總署(NASA)錢德拉X射線天文臺(Chandra X-ray Observatory)資料,了解該星團中蜘蛛脈衝星,如何獵殺鄰近的恆星。

據NASA網站報導,脈衝星(pulsar)是巨大的恆星塌陷後形成的中子星,擁有密度極高且會旋轉的核心。這些死星在快速旋轉時會發出電磁輻射束,就像燈塔發出的光束一樣。有些脈衝星每秒可旋轉幾十至幾百次,它們被稱為毫秒脈衝星(millisecond pulsar)。

蜘蛛脈衝星 擁有蜘蛛習性

擁有蜘蛛習性般的蜘蛛脈衝星(spider pulsar),是由一顆脈衝星和一顆比較小的伴星組成的雙星系統。這是很特殊的一種毫秒脈衝星,因其能吞噬伴星而得名(就像有些種類的蜘蛛有殺死並吃掉伴侶的習性)。

美國和加拿大天文學家最近透過望遠鏡,在距離地球大約1萬7,700光年的半人馬座ω中,發現18顆毫秒脈衝星。他們接著檢視錢德拉X射線天文臺的資料,看看這些毫秒脈衝星會不會發射X射線。

天文學家發現,有11顆毫秒脈衝星會發射X射線,其中5顆是蜘蛛脈衝星,集中在半人馬座ω的中心附近。他們隨後將這些資料與錢德拉X射線天文臺對其他球狀星團的蜘蛛脈衝星所觀測的資料進行比較和分析。

紅背蜘蛛 vs. 黑寡婦 差異明顯

天文學家指出,依據被摧毀伴星的大小,蜘蛛脈衝星可分為兩種。一種是「紅背蜘蛛」(Redback),這種蜘蛛脈衝星的伴星質量介於太陽質量的1/10~1/2之間;另一種是「黑寡婦」(Black Widow),這種蜘蛛脈衝星的伴星質量低於太陽質量5%。

天文學家發現,這兩種蜘蛛脈衝星有明顯的區別。「紅背蜘蛛」發出的X射線比「黑寡婦」明亮,這與先前的研究吻合。他們首次證實,蜘蛛脈衝星發出X射線的明亮度與伴星質量有關。伴星越大,蜘蛛脈衝星發出的X射線越多。

蜘蛛脈衝星與伴星之間的距離通常只有地球與月球之間距離的1~14倍。就天文學而言,這樣的距離非常近,會讓蜘蛛脈衝星發出的能量粒子對伴星特別有殺傷力。

研究球狀星團中的毫秒脈衝星,錢德拉X射線天文臺對X射線的敏銳觀測能力非常重要,因為毫秒脈衝星經常是一小部分天空中很大的X射線來源,所以很難區分不同的來源。比如說,半人馬座ω中有幾個毫秒脈衝星有其他不相關的X射線來源,只在幾弧秒(arc second,又稱角秒)之外。◇