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美天文學家觀測到伴星系統的“死亡之舞”

2007.9.17

利用美國宇航局（NASA）的“雨燕號”（SWIFT）衛星和羅西X射線時變探測器（RXTE），天文學家有幸發現銀河系中一個伴星系統上演的“死亡之舞”。相關論文即將發表在《天體物理學雜志通訊》（Astrophysical Journal Letters）上。
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2007年6月7日，“雨燕號”突然從銀河系中心方向收到X射線和伽馬射線的爆發信號。NASA戈達德空間飛行中心的Hans Krimm等人發現，射線源位于銀河系中央的人馬座，距地大約2萬5千光年，研究人員將其定名為SWIFT J1756.9-2508。
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6天后，NASA和MIT的天文學家開始利用RXTE觀測該區域，他們發現了一顆十分奇異的天體，盡管體積較大，它的最小質量大約只有木星的7倍，實際質量也不會超過木星的30倍。與一般的行星圍繞著恒星運動不同，該小質量天體環繞的是一顆37萬公里外的毫秒脈沖星（millisecond pulsar，每秒高速旋轉數百次的中子星，會發出極短周期的電磁脈沖信號），運動周期為54.7分鐘。

盡管新發現的伴星系統中伴星體積比脈沖星大得多，但后者的質量卻是前者的100倍（圖片來源：Aurore Simonnet/Sonoma State University）

美國西北大學Christopher Deloye說，“由于構造原因，該天體不會是一顆行星，本質上應該是一顆質量削減到行星水平的白矮星。”論文合著者、戈達德中心的Craig Markwardt表示，“該物體僅僅是一顆恒星的‘骨架’，脈沖星已經吞噬掉了它的氣體外包層，剩下的只有氦氣構成的核。”
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盡管大部分的脈沖星會隨著年齡的增長越轉越慢，但如果能夠持續地吸入來自伴星的氣體，它的轉速反而有可能會加快。在研究中，Markwardt從X射線時變數據中探測到了該小質量星體的微調作用，它的牽引力會使脈沖星接近或遠離地球。
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此次的研究是天文學家第8次發現毫秒脈沖星從伴星獲得質量，但這卻是他們第2次發現如此小質量的伴星（另一顆為XTE J1807-294）。
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研究人員推測，該伴星系統大約形成于幾十億年前，由一顆質量很大和一顆質量較小的恒星（1~3個太陽質量）組成。大質量恒星進化很快，并發生超新星爆發，最終成為中子星。而質量較小的恒星這時正在膨脹成為紅巨星，因此，二者的氣體外殼發生了“親密接觸”，造成了軌道能量的損失，兩顆恒星越來越近并同時噴射出外層氣體。
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現在，這兩個天體如此接近，中子星的強大引力使伴星形成了潮汐隆起（tidal bulge），氣體逐漸流入中子星星盤內供其吞噬。但如果氣體流動不穩定或者中子星內存積了過多的氣體，就會導致上述的能量爆發。
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Krimm表示，經過數十億年，該伴星已所剩無幾，它能否繼續生存目前也還不清楚。“它已經飽受打擊，但這就是自然的一部分，”他說。