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“蟹状星云脉冲星”的X射线亮度也会剧烈变化,释放能量远超预测

2021年04月22日 海洋宇宙

“蟹状星云脉冲星”是在金牛座距离地球6500光年的著名天体“蟹状星云”的中心高速旋转的恒星,会通过不同的光发射周期性 “脉冲”。理化学研究所等组成的国际研究团队宣布,他们通过观测发现,“蟹状星云脉冲星”不仅能发出电波,还能产生特别剧烈的X射线脉冲。这种剧烈的脉冲发出的能量远远高于以前的认识。该成果有助于了解脉冲的生成机制,以及明确来自遥远太空的神秘强电波现象等,所以颇受关注。

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以不同波长拍摄“蟹状星云”及其中心的“蟹状星云脉冲星”后,合成的图像(图片由NASA提供)

大质量恒星的一生结束发生大爆炸后,可能会留下超高密度的恒星“中子星”。1968年发现的蟹状星云脉冲星就是这样的恒星,能够发出电波和X射线等,同时每秒自转30次。由于从地球上看亮度会像脉冲一样变化,因此被称为脉冲星。

目前还不十分清楚蟹状星云脉冲星的发光机制。电波亮度偶尔比平时变亮10~1000倍的“巨射电脉冲”现象的原因也尚未查清。在脉冲星中,电波与电波以外的光的产生机制不同,因此之前一直认为只有电波才会发生如此剧烈的亮度增强现象。但2003年在蟹状星云脉冲星上发现了可见光随着巨射电脉冲变亮几%的现象。能量更大的X射线和γ射线是否也会变亮引发了研究人员的兴趣。

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左起依次为国际空间站的X射线望远镜“NICER”、JAXA的64米射电望远镜和NICT的34米射电望远镜(图片分别由NASA、JAXA和NICT提供)

在产生巨射电脉冲的瞬间,X射线脉冲会增强4%。尽管4%并不大,但X射线的能量要远远高于电波。这表明,蟹状星云脉冲星在产生巨射电脉冲时,会释放比以前认为的高出几百倍的巨大能量。

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观测发现,X射线在产生巨射电脉冲(红线)时比平时(黑线)要亮(图片由理研提供)

关于巨射电脉冲的机制,有理论模型认为与高密度等离子有关等,但今后需要能够解释X射线变亮的现象。另外,还有观点认为,巨射电脉冲是强电波从遥远的太空瞬间抵达的神秘现象“快速射电暴”的真相,但此次发现X射线的能量太大,很难解释通。

研究团队中的理化学研究所的榎户辉扬组长在记者发布会上表示:“此次的发现表明,快速射电暴的真相应该是其他物质。最近发现,具有非常强的磁场的一种中子星‘磁星’会发生类似现象。我们的研究成果也与此一致。不过,也不排除不是中子星的可能性,今后的研究会越来越有趣”。

研究团队由理研、东京大学、广岛大学、台湾彰化师范大学、JAXA、NICT和美国宇航局(NASA)等的研究人员组成。相关成果已于4月9日发表在美国科学期刊《Science》上。

【论文信息】
论文题目:Enhanced X-ray Emission Coinciding with Giant Radio Pulses from the Crab Pulsar
发表期刊:Science
DOI:10.1126/science.abd4659

日语新闻发布资料

日语原文

日文:JST Science Portal 编辑部
中文:JST客观日本编辑部