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X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星

2023-12-19 15:38阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2614811577

X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
所有恒星的近一半被诞生在双星系统中，质量最大的恒星最快垂死。对 “第二颗”恒星这是不漂亮的。
STARTS WITH A BANG — DECEMBER 4, 2023
Ethan Siegel
X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
当一颗脉冲星、一颗快速旋转的中子星发现它自己处在与另一颗恒星的紧密的轨道中时，它将从它吸取质量，导致来自脉冲星系统电磁辐射。当恒星质量是低的时，形成一个X射线双星，脉冲星将加热并缓慢蒸发伴星，当伴星丧失足够的质量时导致“黑寡妇”系统的创造。Credit: ESA

关键要点
每当恒星在哪里形成时它们不仅以各种质量而且以各种构型而来，由一半的恒星在它们的恒星系统中至少有一个“伴星”。
质量最大的恒星最快燃烧它们的燃料，最快的死：在核坍塌超新星事件中，它们的尸体要么变成黑洞，要么变成中子星。
对那些变成中子星的，它们的同伴往往处在一个可怕的命运中。多亏一项新的X射线研究，我们正在了解这些“蜘蛛脉冲星”如何谋杀它们的伴星。
为在这个宇宙中生存，你必须避开脉冲星。
X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
一个黑寡妇脉冲星和它的恒星伴星的米花的观望。脉冲星的伽马射线发射（洋红色）强烈加热恒星的正面（橙色）。脉冲星正在逐渐蒸发它的伙伴。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde
当在一个核坍塌超新星中大质量恒星死亡时形成的，脉冲星是快速旋转的中子星。
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这组并排的图像显示美国宇航局的钱德拉X射线望远镜（左）和被美国宇航局哈勃太空望远镜（右）在2000年11月至2001年4月的6个月期间拍摄的蟹状脉冲星及它的周围环境的一系列观望。蟹脉冲星由1054年成为超新星的恒星形成，是已知最年轻的中子星之一。Credits: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.; NASA/HST/ASU/J.Hester et al.; stevebd1/YouTube
最快的旋转者------毫秒脉冲星------从附近恒星吸取物质 “旋转起来”。
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这张图片显示一颗大质量中子星的描画，以及一个观察者如果他们有能力在如此近的距离观望这颗中子星可能会看到的扭曲的引力效应。虽然中子星以脉冲而闻名，但并不是每颗中子星都是脉冲星。最快的脉冲星被称为毫秒脉冲星，以每秒100多圈的速度旋转，目前的记录保持者每秒完成高达766次的旋转。Credit: Daniel Molybdenum/flickr and raphael.concorde/Wikimedia Commons
每当恒星形成时，它们并不总是单个的，而是往往拥有一个伴星。
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当一颗中子星或黑洞被一颗更大、密度更小、质量更大的恒星环绕时一个 X射线双星形成。这种物质积聚到致密的恒星残骸上，加热和电离并发射X射线。已知许多脉冲中子星都有双伴星，对伴星有可能有各种的距离和质量。在更远处其他行星或恒星伴星是可能的。Credit: NASA/CXC/M. Weiss
此外，在密集的恒星环境中------如球状星团------引力甩射和捕获是常见的。
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这里在半人马座欧米茄星的中心，从地球在银河系内的位置可见的最大、最丰富的球状星团之一，不同颜色的恒星已经被成像。由于这种环境的密集性质，恒星和恒星系统之间的引力相互作用是常见的，往往造成甩射、引力捕获和有时低质量恒星（甚至失败的恒星）与毫秒脉冲星一起终结在狭窄的轨道中。Credit: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team
许多毫秒脉冲星来就有低质量伴星，形成LMXB：低质量X射线双星。
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这幅插图显示一颗有一个吸积盘的中子星，它从一颗低质量伴星吸取质量。许多有中子星的系统中对它们的中子星将有毫秒脉冲星，中子星的脉冲“喷射”将撞击并缓慢摧毁伴星。Credit: Vdsluys/Wikimedia Commons
在紧密的低质量X射线双星系统中，这些脉冲星通过高能风剥掉它们伴星的大气层。
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用来自美国宇航局钱德拉（X射线）、哈勃（可见光）和X射线偏振以浅蓝色（IXPE）的综合数据，能容易地看到来自维拉脉冲星的脉冲星的脉冲星风，一颗只有约10000年老的中子星。如果脉冲星有一个双星伴星（Vela有一个大质量的伴星），这些喷射能破坏甚至可能摧毁伴星。Credits: X-ray: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI Hubble/Chandra processing by Judy Schmidt; Hubble/Chandra/IXPE processing & compositing by NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk
为研究这些“蜘蛛脉冲星”，天文学家用钱德拉X射线望远镜观察了附近的球状星团欧米茄人马座。
X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
通过在光学和X射线下观察半欧米茄人马座星团，科学家们不仅能够识别低质量的X射线双星系统，而且还能够测量X射线通量以及它与脉冲星伴星质量的共相关。毕竟有一种关系。Credits: X-ray: NASA/CXC/San Francisco State Univ./A. Cool et al.; Optical: NASA/ESA/STScI
这项新研究对那些恒星伴星有坏消息：它们正在被这些发射X射线的脉冲星谋杀。
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在银河系中已知最大的球状星团欧米茄人马座星团中，大约有1000万颗恒星占据一个直径仅约150光年的空间。在里面能发现许多毫秒脉冲星，而那些要么有红矮星要么褐矮星伴星的脉冲星正在积极捕食这些注定要失败的恒星。Credit: X-ray: NASA/CXC/San Francisco State Univ./A. Cool et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/AURA; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
一些伴星是红矮星，而另一些则是质量较低的失败恒星：褐矮星。
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通过用美国宇航局的钱德拉观察大量低质量X射线双星（LMXB）系统，研究人员能够证明两个不同的群体，“红背”（有红矮星伴星）和“黑寡妇”（有亚恒星质量伴星）服从一个X射线亮度对伴星的质量共相关性。伴星越重，来自系统的X射线能量就越大。Credit: J. Zhao & C.O. Heinke, MNRAS accepted, 2023
伴星的质量越高，系统发射的X射线就越强烈。
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当毫秒脉冲星处在一个与一个低质量伴星紧密轨道中时，它发射的辐射“束”击中伴星的一侧，加热起它并剥离掉物质。一项新的研究表明，伴星的质量越高，脉冲星的X射线发射就越强，这可能导致更大的质量损失率。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
随脉冲星发射的X射线更强，恒星伴星失去质量就越快。
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这张复合X射线（红/白）和光学（绿/蓝）图像显示叠加在永丰英澳望远镜拍摄的可见光观测之上的钱德拉（X射线）数据。绿色弓形冲击波被脉冲星的磁场和风造成，因为它在星际介质中加速，而脉冲星发出的X射线撞进双星伴星，造成它失去质量。Credit: X-ray: NASA/CXC/ASTRON/B.Stappers et al., Optical: AAO/J.Bland-Hawthorn & H.Jones
脉冲星不仅从同伴那里“窃取质量”，还会发射粒子回去，进一步破坏它们的受害者。
X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
许多脉冲星有近距离的低质量双星伴星，它们在星际介质中移动得非常快。快速旋转表明一个细长的、茧状的高能粒子云围绕着这些脉冲星伴星系统，沿它的运动方向创造一个弓形冲击波。Credit: NASA/CXC/M.Weiss
对低质量的同伴，“黑寡妇”这个词一直是从未更贴切。
X射线揭示脉冲星谋杀它们的伴星
这位艺术家的印象显示一个毫秒脉冲星褐矮星系统的光学特征。这些系统中的脉冲星被称为“黑寡妇”，因为它们捕食它们的同伴，脉冲星风发射粒子并烧蚀掉低质量伴星的物质。Credit: NASA/CXC/M.Weiss
大多静音的星期一以图像、视觉效果和不超过 200 字讲述一个天文故事。
https://bigthink.com/starts-with-a-bang/pulsars-murder-companion-stars/

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