“黑寡婦”脈沖星吞滅了褐矮星
加拿大的一支天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)距離地球6500光年遠(yuǎn)的一顆脈沖星進(jìn)行了迄今為止最為精確的測(cè)量,這相當(dāng)于從地面望遠(yuǎn)鏡看到了冥王星上的一只跳蚤。不同凡響的觀測(cè)利用了一對(duì)恒星遺骸的幾何和物理的特性,在相互繞轉(zhuǎn)的一對(duì)恒星遺骸中,一顆是冷的、輕量級(jí)天體,它被稱之為褐矮星;另一顆是熱的、重量級(jí)脈沖星。
雙星系中的褐矮星出現(xiàn)了類似彗星的氣體慧尾,被脈沖星吸取的氣體“彗尾”似乎發(fā)揮了“喚醒”的功能,雙星系中的脈沖星是一顆奇異、快速旋轉(zhuǎn)的星體。褐矮星和它周圍的氣體繞著脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)它經(jīng)過脈沖星的前方時(shí),從地球望遠(yuǎn)鏡的視覺看上去產(chǎn)生了引力聚焦的放大鏡作用。

在《自然》雜志發(fā)表文章的主要作者羅伯特·曼因是多倫多大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)系的博士生,他和多倫多大學(xué)敦塔普天文學(xué)和天體物理學(xué)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,對(duì)一顆快速旋轉(zhuǎn)脈沖星的周期進(jìn)行了精確測(cè)量,這顆脈沖星每秒旋轉(zhuǎn)600次,從脈沖星表面的兩個(gè)“點(diǎn)源”噴出了強(qiáng)烈的輻射,脈沖星的兩道輻射束周期性地掃過地球,地面上的射電望遠(yuǎn)鏡可能收到脈沖星輻射光束的信號(hào)。
相鄰褐矮星的直徑大約是太陽的大約三分之一,它與脈沖星相距大約為200萬公里,相當(dāng)于地球到月球距離的5倍。褐矮星繞主脈沖星旋轉(zhuǎn)一周僅需9個(gè)小時(shí),雙星的距離靠得太近,主脈沖星對(duì)它的相伴褐矮星產(chǎn)生了“潮汐鎖定”,褐矮星的一面永遠(yuǎn)朝向主脈沖星,另一面永遠(yuǎn)背向主脈沖星,脈沖星對(duì)褐矮星產(chǎn)生的潮汐鎖定與地球?qū)υ虑虍a(chǎn)生的“潮汐鎖定”在原理上是一致的,月球的一面總是對(duì)著地球,另一面總是背著地球。
雙星的距離靠得很近,褐矮星受到了來自它更小同伴的脈沖星輻射的強(qiáng)烈沖擊,朝向脈沖星的一面經(jīng)過了輻射加熱,相對(duì)冷的褐矮星的表面溫度上升到了大約6000度,相當(dāng)于太陽表面的溫度。脈沖星的“死亡輻射”將它的伴星推入到死亡境地,這類雙星系中的主脈沖星被天體物理學(xué)家稱之為“黑寡婦”,這一稱呼出自于一種“黑寡婦”蜘蛛吞吃了它的伴侶。
脈沖星在合適的條件下吞噬了伴隨矮星的氣體物質(zhì),甚至能夠?qū)⒄麄€(gè)的矮星吞入腹中。羅伯特·曼因和同事們將這顆脈沖星命名為PSR B1957+20 ,它可能是迄今觀測(cè)到的一個(gè)最大質(zhì)量的恒星遺骸,精確測(cè)量它的質(zhì)量,這將幫助科學(xué)家理解中子星的質(zhì)量界限問題,超過了臨界的質(zhì)量,中子星將會(huì)進(jìn)一步塌縮為太空的霸主——黑洞。

難以置信的觀測(cè)精度對(duì)研究脈沖星的特性是必須的條件,科學(xué)家從中掌握了快速射電暴(FRBs)的線索。天文學(xué)家近年來對(duì)快速射電暴現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣。引力透鏡原理放大了脈沖星信號(hào),同樣,引力透鏡原理放大了快速射電暴信號(hào),褐矮星和它周圍的氣體物質(zhì)發(fā)揮了引力透鏡的功能。
在快速射電暴的情形中,主星系內(nèi)的等離子體發(fā)揮了引力透鏡的功能,重復(fù)發(fā)生的射電暴信號(hào)和周期出現(xiàn)的脈沖信號(hào)都通過引力透鏡效應(yīng)得到了放大。由加拿大的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)組成的天文團(tuán)隊(duì)使用了阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡天文臺(tái)在2017年12月之前收集的觀測(cè)數(shù)據(jù),他們?cè)诮窈蟮难芯恐袑?huì)使用更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

(編譯:2018-5-25)