天文学家近距离观察黑寡妇和Redback二元系统

作者:乌柃问

每秒旋转390次,PSR J1311-3430周期性地将其无线电(绿色)和伽马射线(洋红色)光束摆动到地球上,这是艺术家的概念。脉冲星将其恒星伴侣面对的温度加热到太阳表面两倍的温度图片来源:美国宇航局的戈达德太空飞行中心利用伽马射线观测,天文学家发现破纪录的黑寡妇二元黑寡妇蜘蛛和他们的澳大利亚表兄弟,被称为红背,因其受污染的爱而臭名昭着,表现为令人不安杀死和吞噬他们的男性伴侣的倾向天文学家已经注意到两种稀有品种的二元系统中存在相似的行为,其中包含快速旋转的中子星,也称为脉冲星“黑寡妇和红背二进制的基本特征是它们正常​​但非常低-mass明星靠近毫秒脉冲星,这对星星造成了灾难性后果,“卡格尔成员Roger Romani说道。我是粒子天体物理学和宇宙学研究所,由加利福尼亚州门洛帕克斯坦福和SLAC国家加速器实验室联合运营的研究所黑寡妇系统包含的物质体积更小,质量远低于红背的天体到目前为止,天文学家已发现在银河系中至少有18个黑寡妇和9个红背,并且在围绕我们银河系的密集球状星团内发现了每个类别的其他成员。了解天文学家如何发现PSR J1311-3430,一个破纪录的黑寡妇二进制文件和仅通过伽马射线观测发现的第一个此类图片来源:NASA的戈达德太空飞行中心一个名为PSR J1311-3430的黑寡妇系统于2012年被发现,创造了同类最严格轨道的记录,其中包含最重的轨道之一中子星已知脉冲星的轻量级伴星,它只是木星质量的十几倍,仅占它的60%大小,每隔93分钟完成一次轨道 - 比观看大多数电影所用的时间更短初步估计中子星大约为27太阳质量,但最近的研究允许一系列值延伸到2太阳质量,仍然是最高的众所周知,对于中子星来说,当一颗巨大的恒星爆炸成超新星时,它留下的碎石 - 一颗中子星 - 比太阳更容易挤压成一个不大于华盛顿特区的球。年轻时,一颗孤立的中子星旋转数十每秒钟的时间 - 或每分钟几千转 - 并产生无线电,可见光,X射线和伽马射线的光束,天文学家在光束扫过地球时观察到脉冲发射它们也会产生强大的流出,或“风”。高能粒子所有这一切的力量来自于中子星快速旋转的磁场,随着时间的推移,当孤立的脉冲星逐渐减弱,它们的排放在三十二年前消失,天文学家发现了一种新的,速度更快的脉冲星,旋转周期为10毫秒或更短,这些中子星以惊人的速度旋转,高达43,000转每分钟今天,超过300个这些所谓的毫秒脉冲星被编目,而年轻的脉冲星通常出现孤立地,超过一半的毫秒脉冲星有一个恒星伴侣,这表明与正常恒星的相互作用可以使较老的,较慢的中子星恢复活力但孤立的毫秒脉冲星是如何让它们回来的呢?进入黑寡妇和他们的亲属“来自脉冲星的高能量发射和风基本上加热并吹掉正常恒星的物质,数百万到数十亿年,可以吞噬整个恒星,”天体物理学家爱丽丝哈丁说。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心“这些系统可以完全消耗他们的伴星,这就是我们认为孤立毫秒脉冲星的形成方式”美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜擅长定位毫秒脉冲星,迄今已发现四十多个脉冲星脉冲星作为费米的大面积望远镜(LAT)的突出伽马射线来源脱颖而出,但在费米数据中寻找它们的脉动是非常困难的,如果不了解更多关于系统的话,射电望远镜的后续调查通常是第一次采集脉冲,确认物体确实是脉冲星 通过缩小时间和其他参数,无线电研究还使费米科学家能够从LAT数据中梳理出伽马射线脉冲“我们银河系中已知的几乎所有黑寡妇和红背都被费米检测到,超过一半是Eureka Scientific公司的研究员马洛里·罗伯茨说,他现在是阿拉伯联合酋长国阿布扎比纽约大学的客座教授。他参与了几项关于费米资源的无线电调查。与西弗吉尼亚州的Robert C Byrd Green Bank望远镜合作,发现其中五个系统Pulsars发出强烈的辐射,因为它们的快速旋转和强磁场将粒子加速到巨大的能量对于天文学家来说,这是黑寡妇和红背系统令人兴奋的方面有机会观察恒星同伴如何拦截来自脉冲星的能量。实际上,这颗恒星是一颗恒星化妆镜,显示脉冲星的巨大细节排放当罗曼尼开始研究现在称为PSR J1311-3430(简称J1311)的费米源时,他用可见光对系统进行成像。这显示了一颗微弱的恒星,它从强烈的蓝色变色对于一个沉闷的红色 - 冷热,对于恒星 - 每过一个半小时罗马尼猜想恒星在轨道运行并被一个紧凑的物体(很可能是脉冲星)大幅加热,并暗示该系统是一个新的黑寡妇他的测量表明面向脉冲星的恒星的一侧被加热到超过21,000华氏度(接近12,000摄氏度),或者是太阳表面的两倍以上的热量。冷红色的一面显示出pipsqueak星的真实颜色,在温度为5,000华氏度(2,700摄氏度) - 太阳表面温度的一半 - 或更低用于其他黑寡妇的简单模型假设脉冲喷灯均匀加热其伴侣;当应用于J1311时,它们表明中子星的质量非常大。然而,2013年智利的双子望远镜和夏威夷的凯克望远镜进行的额外观测显示同伴的壮观耀斑,表明可变加热这允许更低的脉冲星质量太阳光质量的两倍反射这一调整,伴星可以扩展到木星质量的12到17倍之间用绿色望远镜搜索档案观测结果未能发现任何无线电脉动,但Holger Pletsch在阿尔伯特德国汉诺威的爱因斯坦研究所领导了一个国际团队,努力梳理四年的费米LAT数据以寻找伽马射线脉冲.Romani的工作建立的轨道信息显着缩小了搜索范围,但未知的脉冲星参数仍然存在探索1亿个组合然而,他们采用了一种新的,更有效的方法,很快就发现了一个明确的信号分析开始“这是第一次仅通过脉冲伽马射线检测到毫秒脉冲星,”Pletsch说“看到这个信号对我们的团队非常令人兴奋和满意,这是费米的另一个胜利”旋转390次一秒钟 - 超过23,000转 - J1311在LAT检测到的每条伽马射线之间平均旋转大约一百万次这一发现之后,由华盛顿海军研究实验室的Paul Ray领导的一个小组长期研究了该系统。绿色望远镜和其他无线电天文台他们发现该系统确实发出了无线电脉冲,但只是在短暂的,不规则的间隔期间“脉冲星加热正在消融它的同伴,实际上将它吹走,因此电离气体填满了系统,这种散射或大多数时候吸收无线电发射,“雷说高能伽玛射线轻松穿过面纱黑寡妇和红背二进制为s提供独特的自然实验室通过对其伴侣造成的灾难性影响使得脉冲星接近尾声,这些影响被中子星的潮汐拉动所扭曲,被伽玛射线激化,粒子被加速到接近光速的粒子,并最终在宇宙比例的分裂中蒸发PDF Copies研究资料来源:弗朗西斯雷迪,美国宇航局戈达德太空飞行中心;美国宇航局图片:....