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          2. 高速穿過宇宙空間的“炮彈”中子星

            [ 錄入者:Melipal | 時間:2019-05-04 21:34:07 | 作者:Melipal 譯 | 來源:NASA | 瀏覽:1604次 ]

            原文標題:NASA’s Fermi Satellite Clocks ‘Cannonball’ Pulsar Speeding Through Space

            作者:Francis Reddy   原文來自:NASA   Posted: 2019. 3. 20

            編譯:Melipal   審校:Linq

            天文學家發現了一顆以250萬英里的時速穿過宇宙空間的中子星——它的速度是如此之快,只需區區6分鐘就可以跨越地球和月球之間的太空。這一發現是使用NASA的費米伽瑪射線空間望遠鏡與美國國家科學基金會的卡爾·G·央斯基甚大天線陣(VLA)聯合作出的。

            脈沖星是高速自轉的超級致密中子星,殘留自大質量恒星的爆發。這顆名叫PSR J0002+6216(簡稱J0002)的中子星擁有一條發出射電輻射的尾跡,尾跡正指一場新近超新星爆發正在膨脹中的遺跡。

            來自新墨西哥州索科洛(Socorro)美國國家射電天文臺(NRAO)的科學家弗蘭克·辛澤爾(Frank Schinzel)說:“由于這道狹窄的箭狀尾跡和意外的視角,我們可以徑直將脈沖星追溯到它的誕生地。對該天體的進一步研究將幫助我們更好地認識恒星爆發是如何將中子星‘踢’到如此高的速度的。”

            新的射電觀測結合NASA費米伽瑪射線空間望遠鏡的10年數據,揭示出了一顆從塑造自身的超新星沖擊波逃逸而出的逃跑子星。點擊下載NASA戈達德科學可視化工作室提供的高清視頻(圖片提供:NASA’s Goddard Space Flight Center)

            辛澤爾與來自華盛頓美國海軍實驗室的合作者馬修·克爾(Matthew Kerr)、NRAO的科學家戴爾·弗雷爾(Dale Frail)、烏爾瓦什·拉烏(Urvashi Rau)和桑杰伊·巴特納加(Sanjay Bhatnagar)在加州蒙特利(Monterey)召開的美國天文學會高能天體物理會議期間展示了這一發現。一篇描述小組結果的論文即將在下一期《天體物理學報通信》雜志上出版。

            脈沖星J0002是在2017年由公眾科學項目Einstein@Home發現的,這一項目使用志愿者提供的計算機機時來處理費米衛星的伽瑪射線數據。該計劃已經累積了超過10000年的計算時間,由此辨認出了23顆伽瑪射線脈沖星。

            J0002位于仙后座,距離地球大約6500光年,每秒自轉8.7周,每旋轉一周都會釋放一個伽瑪射線脈沖。

            這顆脈沖星距離超新星遺跡CTB 1中心約有53光年。它高速穿過星際氣體,由此產生的沖擊波形成了一道磁能尾跡,并將粒子加速,讓它們發出VLA探測到的射電輻射。尾跡延伸了13光年,明確指向CTB 1的中央。

            上圖中的超新星遺跡CTB 1類似于一個幽靈般的泡狀結構。這張圖片是結合射電望遠鏡甚大天線陣(VLA)的數據(圖片中央的橙色部分)、來自加拿大自治領射電天體物理臺銀道面巡天的歷史數據(1.42 GHz以紫色和黃色表示,408 MHz以綠色表示)以及紅外數據(藍色)繪制的。VLA的數據清晰揭示出了來自脈沖星J0002+6216筆直的發光尾跡以及遺跡殼層彎曲的邊緣。CTB的直徑約有半度,等于滿月的視直徑。(圖片提供:Composite by Jayanne English, University of Manitoba, using data from NRAO/F. Schinzel et al., DRAO/Canadian Galactic Plane Survey and NASA/IRAS)

            結合費米的數據以及一種名為脈沖星計時的技術,小組計算出了脈沖星在垂直于視線的方向運動的速度和方向。

            克爾說:“數據集采集的時間越長,脈沖星技術的能力就越為強大。費米迷人的10年數據對于作出這樣的測量來說是至關重要的。”

            該結果支持這樣一種觀點,也就是脈沖星是從產生CTB 1的超新星事件中以高速被踢出的,這起事件發生在大約1萬年前。

            J0002正以5倍于中子星平均狀態、快于99%具有速度測量的脈沖星的速度穿過宇宙空間。最終它將逃離銀河系。

            首先超新星爆發的殘片一度向外運行的速度快于J0002,但數千年后,殼層與星際介質的相互作用產生的阻力讓遺跡膨脹減慢。同時脈沖星的行為更加接近炮彈,它穩定地飛過遺跡,在爆發過后大約5000年從遺跡逃出。

            在這張深度曝光圖片中可見CTB 1的氣體氫發出的可見光,這是一個約10000年前爆發的大質量恒星的膨脹殘留物。形成于坍縮星中央的脈沖星正在以極高的速度運行,已經完全離開了暗淡的殼層。(圖片提供:Copyright Scott Rosen)

            人們尚不清楚在超新星爆發期間將脈沖星加速到如此程度的確切機制,而對J0002的進一步研究將幫助為該過程提供線索。其中一個可能的機制涉及坍縮星的不穩定性,期間會形成一個由慢速運動的致密物質組成的區域,該區域可以存在足夠長的時間并發揮“引力拖船”的作用,讓新生的中子星向自己加速運動。

            小組計劃使用VLA、美國國家科學基金會的甚長基線陣(VLBA)以及NASA的錢德拉X射線天文臺進行更多的觀測。

            美國國家射電天文臺是美國國家科學基金會屬下的設施,在與聯合大學天文學研究機構的協議下運轉。

            NASA的費米伽瑪射線空間望遠鏡由馬里蘭州格林貝爾特(Greenbelt)NASA戈達德太空飛行中心管理的天體物理學與粒子物理學聯合項目,是與美國能源部合作開發的,來自法國、德國、意大利、日本、瑞典以及美國的學術機構和合作伙伴對此作出了重要貢獻。

            (全文完)

            Tags:脈沖星 超新星遺跡 加速

            責任編輯:Melipal

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