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標 題[摘錄]天文學家首度直接測量到中子星的磁場強度
發信站銘傳築夢別境 (Fri Jun 13 23:31:52 2003)
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一群歐洲的天文學家利用歐洲太空總署(ESA)發射之XMM-牛頓 X射線天文台(XMM-Newton
X-ray Observatory)首次「直接」測量一顆中子星的磁場強度,使天文學家終於得以進一
步探測中子星上的極端物理狀況,但同時卻衍生出一些關於恆星生命終點的謎題。XMM-牛
頓 X射線天文台為一部置放於太空當中的人造衛星,1999年12月10日發射升空,上載號稱
目前全世界最精密、最靈敏的X射線偵測儀器。
中子星通常是大質量恆星經由超新星爆炸而形成,爆炸時外層物質被拋入太空中,而核心
的部分則塌縮成密度、溫度與磁場強度都非常高的緻密球體,且自轉速率快達一秒內便可
自轉幾圈到幾百圈。雖然天文學家常常講到「中子星」這個名詞,但對中子星的性質仍是
一知半解,猜測性質較多。據估計,銀河系中英至少有上億顆中子星,但天文學家目前利
用無線電波研究只找到約1400顆左右;利用電波研究中子星的理由,是因為雖然中子星剛
誕生時非常熾熱,但雖時間會快速地冷卻,因此大多的中子輻射都在電波波段,且呈現脈
衝形式,只有少數中子星可輻射高能的X射線,數量約在50顆左右;也正基於此因,利用X
射線望遠鏡可觀察到的中子星數量便不多,其中一顆編號為1E1207.4-5209(下圖中央黃色
的星星)。
Giovanni Bignami(CESR)等天文學家利用XMM牛頓X射線天文台,經72小時長時間觀測1E1
207.4-5209,終於直接量測到1E1207.4-5209的磁場強度。由於以前相關的中子星磁場強度
研究,都是利用理論預測的大質量恆星重力塌縮後可能會有的磁場強度,或是藉由電波觀
測到的中子星自轉速度減緩速率等間接方式估算出來的,因此 Giovanni Bignami等人的研
究是第一次直接測量到「單一」中子星的磁場強度,對天文學家來說,意義重大。
用自轉速率減緩的方法估算磁場強度的理由,是因為天文學家認為中子星的磁場會與周圍
物質有交互作用,因此就像有「摩擦力」一樣,使得中子星的自轉速度慢慢減慢。不過,
Giovanni Bignami等人量出的磁場強度僅為上述理論值的1/30,因此,必定是有其他力量
使中子星自轉速度減緩,而非磁場的關係。例如:超新星爆炸時的殘骸或許會在中子星周
遭形成一個小小的塵埃盤,塵埃盤中的物質與中子星之間的重力交互作用與摩擦力或許便
是使中子星自轉速度減緩的主因。
然而,1E1207.4-5209的情況究竟是中子星的常態或是特例,Giovanni Bignami等人也不敢
妄下斷語,因此他們將繼續利用XMM-牛頓X射線天文台研究其他可輻射出X射線的中子星,
以便回答這個新發現衍生出的新問題。Giovanni Bignami等人的研究結果發表在2003年6月
11日出刊的自然(Nature)雜誌中。
參考資料來源:
http://sci.esa.int/content/news/index.cfm?aid=1&cid=1&oid=32406
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