[圖文]錢德拉X射線天文台最新發現噬恆星存在證據 | 陽光歷史

 

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[圖文]錢德拉X射線天文台最新發現噬恆星存在證據

2015年02月28日 宇宙奧秘-長篇 暫無評論 閱讀 163 次

  關於錢德拉X射線天文台:


 



 


  錢德拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory)、哈勃空間望遠鏡(Hubble Space Telescope)、斯皮策空間望遠(the Spitizer Space Telescope)和已經脫離軌道的康普頓伽馬射線天文台(Compton Gamma Ray Observatory)都是美國宇航局大天文台的一部分。錢德拉允許世界各地的科學家們獲得宇宙X射線圖像以幫助他們理解宇宙的結構和演變。錢德拉X射線天文台項目由位於華盛頓的美國宇航局馬歇爾科學任務指揮中心(NASA's Marshall Center for the Science Mission Directorate)負責。


  位於美國馬薩諸塞州坎布裡奇的史密森尼天體物理天文台(Smithsonian Astrophysical Observatory)主要負責引導每日飛行操作以及來自操作控制中心和錢德拉X射線中心設備的科學活動。錢德拉X射線中心網站是錢德拉X射線天文台項目的主要信息資源渠道。


  錢德拉發現:緩慢旋轉的中子星持久釋放大量射線


  【搜狐科學消息】據國外媒體報道,美國宇航局的錢德拉(Chandra)、Swift和Rossi X射線天文台、費米爾伽馬射線空間望遠鏡和歐洲航天局的XMM-Newton等的觀察數據都顯示,一個帶著普通表面磁場、緩慢旋轉的中子星正釋放出大量的X射線和伽馬射線。這個發現有可能表明內部磁場的存在要比表面磁場更為強烈,以及宇宙中最強的磁場是如何演化的。


  據悉,這顆中子星SGR 0418+5729,於2009年6月5日被發現,那時費米爾伽馬射線空間望遠鏡觀測到這顆星體釋放出大量的伽馬射線。隨著後續觀察的進行,4天後Rossi X射線時變探測器(Rossi X-Ray Timing Explorer,RXTE)顯示,除了不定時釋放X射線外,這顆中子星還存在持久穩固地散發X射線和定期脈動(這顆中子星擁有9.1秒的轉動週期)的現象。於是RXTE對該星體活動進行了近100天的觀察。這顆中子星的行為與一種被稱作磁星的中子星相似,磁星擁有極強勁的磁場,比銀河無線電脈衝星的平均水平高出20到1000倍。


  隨著中子星的旋轉,低頻電磁波輻射或者高能電子風將能量被帶出這顆星,又使得這顆中子星的自轉速率逐漸下降。對SGR 0418的仔細觀察是有現實可能性的,因為即使這顆中子星在最初被發現後其活動微弱了10倍,錢德拉和XMM-Newton還是能夠測量其脈動週期。而使SGR 0418與其它磁星有所區別的原因是為期490多天的仔細觀察顯示其自轉速率沒有發現可檢測的下降。自轉速率沒有降低這一情況暗示著低頻波輻射一定很微弱,與此同時表面磁場也要比正常的弱。但是這又產生了另一問題:這些爆發出來的能量來自於哪裡?持久穩固的X射線散發是否來源於這裡?普遍能被接受的答案是引起X射線和伽馬射線釋放的能量來自於其內部磁場,在中子星狂暴的內部,其內部磁場已經被扭動和放大。理論研究指出,如果內部磁場比表面磁場高出約10倍或者以上倍數,那麼該磁場的衰退或者鬆散都可能引發來自於中子星外表熱量或粒子加速的X射線持久釋放。


  此外,還有一個關鍵問題是外表和內部磁場之間可維持的不平衡水平有多大。SGR 0418展現了一個重要的測試例子。觀測值已經暗示了一個50到100之間的不平衡值。如果錢德拉進一步的觀測值能夠發現更低的表面磁場限度,那麼理論家對這個神秘的中子星的解釋會更深一層。


  這個發現是CSIC-IEEC、義大利國家天體物理研究所(INAF)、帕多瓦大學(University of Padua)、空間科學實驗室(MSSL-UCL)、CEA-Saclay、薩班大學(Sabanci University)和美國宇航局馬歇爾飛行中心(NASA』s Marshall Space Flight Center)開展國際合作的結晶。該發現已經發表在了10月14日的《科學速遞》(Science Express)上。


  錢德拉望遠鏡發現不同尋常星系叢


  據國外媒體報道,美國宇航局的錢德拉X射線天文望遠鏡 (Chandra X-ray Observatory)日前發現了一個不同尋常的星系叢(galaxy-cluster)。這個星系叢包含了一個明亮的內核,該內核裡的氣體溫度較低,將被稱作3C 186的類星體包圍起來。業界分析人士指出,這個星系叢的發現將有助於人類進一步探知類星體的形 成以及星系叢的演變。


  據瞭解,在這組包圍著3C 186類星體的星系叢照片中,有一張是由錢德拉X射線天文望遠鏡所拍攝的。這張照片顯示,這些呈點狀(point-like)結構的類星體靠近該星系叢的中央,其周圍的氣體正在不斷的發射。錢德拉X射線頻譜顯示,氣體的溫度在從表面向 內核靠近的過程中,溫度從8000萬度降至3000萬度。正是由於大量X射線的發射導致了溫度的下降。


  這個星系叢之所以與眾不同在於其年齡。3C 186與地球的距離為80億光年,成為目前所知的具備較冷內核的離地球最遠的星系叢。由於當前宇宙的年齡還不到其年齡的一半,因此能發現如此遠距離的星系叢實屬罕見。


  據悉,早前的照片也拍到過具備較低溫度內核的星系叢,但這些星系叢離地球的距離較近,不到60億光年,很少發現離地球距離在60億至80億光年的星系叢。


  對於為何很少發現距地球較遠但內核溫度又較低的星系叢,業界專家指出,其中一個解釋可能是這些年輕的星系叢經歷了多次與銀行系其他星系叢的合併,這些合併將破壞內核的冷卻。再加上這些冷卻的內核要形成需要極長的時間,因此在處於年輕階段的 宇宙中發現這些星系叢實屬不易。


  由於這個星系叢是由錢德拉X射線天文台的在對一組小的放射信號進行調查時無意發現的,因此專家指出,在銀河系中肯定還存在更多與地球距離更遠的星系叢。如果能夠成功觀測到這些星系叢,將對我們現有有關銀行系歷史中星系叢的演變理論進行修正。


  不僅如此,這還是迄今為止發現的包含類星體的星系叢中距地球最遠的星系叢。目前僅發現了一顆包含類星體的星系叢,但它與3C 186相比,與地球的距離要近得多。從理論上來講,靠近3C 186的冷卻氣體能夠向超大黑洞提供充足的能量。


  天文學家表示,這個星系叢的發現還有助於對星系叢環境裡類星體的效應進行研究。黑洞產生的能量不僅可以通過機械能量釋放進星系叢裡,還可以憑借類星體的放射完成。這就意味著將會有強風對星系叢表面的氣體進行加熱,並阻止氣體冷卻。


  專家推測,這個星系叢很有可能是地球附近知名星系叢的始祖,如英仙座星系團(Perseus Cluste)和編號為MS 0735.6+7421的星團。與這兩個星系相比,它距地球更遠,比它們更年輕,其與3C 186一起放射出來的放射信號與這兩個星系相似。


  美國《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)在今年10月10日的期刊中刊登了上述發現。


  錢德拉發現「噬恆星」存在的證據


  【搜狐科學消息】據國外媒體報道,美國宇航局利用錢德X-射線天文台已經發現宇宙中的一顆恆星近期吞噬其一顆伴星(或一顆大型行星),這極有可能成為「噬恆星」存在的有力證據,為科學家就恆星及圍繞恆星旋轉的行星之間,在逐漸成長過程中如何相互作用方面的研究提供了新的見解。


  這個被懷疑最有可能為「噬恆星」的形體,被命名為BP雙魚恆星。該恆星似乎是我們太陽的進化版恆星,但和太陽所不同的是,該恆星周圍帶有一個由星塵及氣體組成的星盤。科學家同時在光學數據中發現,該恆星所在的星系中存在兩條方向完全相反,且綿延數光年長的爆炸噴射氣流。儘管星盤及噴射氣流為極其年輕的恆星才具有的特性,但是包括由錢德拉X-射線天文台研究結果在內的數條證據表明,和最初觀察到的BP雙魚恆星相比,該恆星現在的狀態已經發生較大變化。


  另外,科學家認為BP雙魚可能是一顆古老的恆星,並已經進入"紅巨星階段」。而作為其可能是一顆年輕恆星兩項證據的「星盤」及「噴射氣流」,實際上可能是由於BP雙魚恆星近期和一顆相近的恆星發生相互作用,或BP雙魚恆星吞噬一顆大型行星時留下的殘餘物形成。


  當類似於太陽的恆星開始消耗其內部核燃料時,恆星體會同時膨脹,並致使其外層脫落。舉例來說,科學家預計我們太陽系中的太陽也會自身膨脹,以至逐漸接近地球,甚至可能吞噬地球,並最終使太陽自身成為一顆「紅巨星」。


  錢德拉研究小組的負責人,羅切斯特理工學院的科學家喬爾·卡斯特納宣稱:「BP雙魚為我們展現出一個恆星吞噬恆星,或恆星吞噬行星的宇宙。無論如何,BP雙魚所提供的證據表明,宇宙中的星體之間並非總是友好相處。」


  目前已經獲得的數條證據信息,使得天文學家開始重新思考BP雙魚的實際年齡。首先,BP雙魚並非位於任何恆星形成的星雲附近,並且在BP雙魚附近也沒有其他年輕恆星。其次,和絕大多數古老恆星一樣,BP雙魚的大氣層僅含有微量的鋰元素。最後,BP雙魚的表面引力和一顆年輕的恆星相比過於微弱,但和一個古老紅巨星的表面引力相仿。


  錢德拉小組所獲得的證據進一步證實BP雙魚可能為一顆古老恆星的論點。年輕,低質量的恆星在X-射線中,會比其他恆星更加明亮,X-射線天文台也可以據此確認年輕恆星的年齡。錢德拉對BP雙魚散發出的X-射線進行測量後發現,BP雙魚的X-射線發射率遠比年輕恆星低。此外,BP雙魚X-射線發射率的測量結果還表明,其X-射線發射率和快速自轉的大型恆星相一致。


  X-射線發射光譜——即恆星所發射的X-射線波長變化範圍,由恆星表面發生的耀斑,或恆星和其周圍的星盤發生的相互作用決定。恆星自身的地磁活動可能由其自身旋轉所致,而這種恆星自身快速旋轉現象可能是由星體吞噬過程形成。


  該報告的合著者,同為羅切斯特理工學院的科學家魯道夫(魯迪)蒙特茲(Rodolfo (Rudy) Montez Jr)聲稱:「就目前的證據來說,BP雙魚似乎通過不斷吞噬來為自身提供能量。」


  鑒於BP雙魚表面在可視光線波段及近紅外波段中無法觀測,故錢德拉天文台在報告中同時展示出第一次探測時所發現地所有波長的射線。


  該報告的合著者,加州大學洛杉磯分校(UCLA)的科學家大衛 羅德裡格斯(David Rodriguez)宣稱:「BP雙魚向我們展現的證據顯示,該恆星極可能是一顆和太陽一樣,擁有數十億年的壽命。但在其成長過程中,該恆星可能已經吞噬了其他一顆恆星,或一顆行星,或已經吞噬了一顆恆星及一顆行星。」


  儘管在BP雙魚變為一顆大恆星的過程中,任何距離該恆星較近的行星都有可能遭到毀滅性的破壞,但在BP雙魚吞噬一顆行星週期後的數千萬年內,在星盤周圍可能會形成另外一顆新的行星。科學家利用斯皮策天文望遠鏡觀察BP雙魚的研究報告聲稱,在BP雙魚周圍星盤中,可能存在一顆大型行星,而這顆行星可能是一顆新行星,或者僅是原始行星系統中的一部分。


  卡斯特納宣稱:「準確界定宇宙中的行星如何吞噬其他恆星或行星,是目前天文學界中的一個熱門話題。目前我們有需要重要的細節性信息仍需要鑒定,能在宇宙中發現像BP雙魚這樣的恆星是一件非常讓人振奮的事情。」


  錢德拉研究小組關於BP雙魚的研究報告將刊登在《天體物理學日誌》中。該報告的其他合著者為斯特拉斯堡大學的尼古拉斯·格羅索(Nicolas Grosso),加州大學洛杉磯分校的本·祖克曼( Ben Zuckerman),空間望遠鏡研究所的馬歇爾·佩林( Marshall Perrin ),法國格洛諾布爾天體實驗室的蒂裡·福韋耶( Thierry Forveille),及加州大學伯克利分校的詹姆斯·格瑞漢姆(James Graham )。


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