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科学家揭开仙后座神秘X射线起源之谜

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  科学家揭开仙后座神秘X射线起源之谜。自20世纪70年代以来,恒星仙后座γ一直困扰着天体物理学家,因为对于其体量而言,它发出的X射线能量异常之高。关于其X射线的起源一直是未解之谜。3月24日,一项发表在《天文学与天体物理学》期刊上的研究成果称,X射线是由仙后座γ的盘物质被一颗白矮星吞噬而产生的,这颗白矮星正围绕仙后座γ运行。

   仙后座γ位于仙后座中心,距离地球约550光年,在北半球高纬度地区肉眼可见它是有史以来第一颗被识别的Be型恒星。这些快速旋转的大质量恒星会规律性地抛射物质,在其周围形成一个盘。但即使在Be型恒星中,仙后座γ也独具特殊性。

   它发出的X射线光度比同等质量的恒星高出约40倍。它还被一个温度超过1亿摄氏度的等离子体盘所环绕,该盘会随时间消长,导致恒星的亮度在数十年时间尺度上产生变化。

   其他与仙后座γ具有相同特性的天体,即所谓的仙后座γ类似体,也在宇宙其他地方被发现。

   比利时列日大学的天文学家Yael Nazé表示,此前已经提出了几种假说来解释这些异常的X射线发射。

大质量恒星仙后座γ及其小而致密的白矮星伴星的艺术想象图。 图片来源:Nazé

   其中一个假说涉及Be星表面与其盘之间的局部磁重联。其他假说则认为X射线与伴星有关,伴星可能是一颗被剥离了外层的恒星、一颗中子星,或是一颗吸积物质的白矮星。Nazé说。

   Nazé及其同事利用日本的X射线成像和光谱任务(XRISM)太空望远镜,确定了这些高能辐射的来源。XRISM搭载的高分辨率X射线微量热仪光谱仪能够探测到X射线光子撞击时产生的微小温度变化,从而揭示X射线来源处的成分、运动和物理状态信息。

   研究团队在2024年12月、2025年2月和6月进行了三次观测。光谱显示,高温等离子体的特征信号在这三次观测之间速度发生了变化,其变化遵循的是白矮星的轨道运动,而非Be星的轨道运动。事实上,这是首个直接证据,证明产生X射线的超高温等离子体与这颗致密伴星有关,而非与Be星本身有关。Nazé表示。

   研究结果还表明,这颗白矮星存在磁场,该磁场将吸积物质导向其两极,并在那里发射X射线。研究证实,被称为仙后座γ类似体的天体群实际上是Be星与白矮星组成的双星系统。

   既然我们已了解仙后座γ的真实本质,我们就可以专门针对这类恒星系统建立模型,并相应地更新我们对双星演化的理解。理解双星系统的演化对于理解引力波等现象至关重要,因为正是大质量双星系统在生命末期发射出引力波。Nazé说。(来源:中国科学报 张晴丹)

   相关论文信息:https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558284

  
作者:Sean J. Gunderson 来源:《天文学与天体物理学》

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