分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

天文學家直擊爆炸中恆星的核心

12987_large

一組研究團隊利用數座相距數百至數千公里的電波望遠鏡,終於成功地目擊一顆正在爆炸的恆星的核心區域,讓這些天文學家得以確認這顆編號麒麟座V959的新星內究竟何處是伽瑪射線的源頭。

利用橫跨歐洲至美洲的電波望遠鏡,這些天文學家取得了非常精細的麒麟座V959影像。這顆新星是在2012年被首度觀測到,但天文學家一直搞不清楚這顆新星是如何發出伽瑪射線輻射的。

新星(nova)是當一對雙星中的白矮星掠奪伴星的物質,使得白矮星表面累積過多物質而引發的爆炸,氣體物質因而被以時速數百萬公里的高速拋入太空中。

當新星爆炸時,亮度會陡然遽增,在某些新星爆發的案例中,用肉眼就可以看到天空中出現一顆「新的星星」,因而有新星之名。這些新星爆發事件並不可預期,所以一旦遇上一個新星爆發事件,天文學家都會盡可能地趕在新星亮光消退之前,召集全球各地的望遠鏡一起加入觀測。就麒麟座V959事件而言,美國密西根州立大學(Michigan State University)Laura Chomiuk等人的這個研究團隊就準備充分,因而取得非常好的成果。

天文學家原本並沒預期到新星爆發會產生高能伽瑪射線。然而,2012年6月,費米太空望遠鏡(Fermi)卻偵測到6500光年外的麒麟座V959新星發出的伽瑪射線輻射。在此同時,天文學家利用位在美國的甚大電波陣列(Karl G. Jansky Very Large Array,VLA)進行觀測,結果顯示這個新星發出的電波輻射可能以幾近光速行進的次原子粒子,和磁場交互作用之下產生的。Chomiuk等人猜想,或許麒麟座V959的高能伽瑪射線也需要類似這樣的高速移動粒子。

之後的歐洲VLBI觀測網(European VLBI network,EVN)和美國超長基線電波陣列(Very Long Baseline Array,VLBA)的觀測結果,呈現麒麟座V959有兩個明顯的電波輻射節點(knot),而且兩節點正彼此互相遠離中。這個觀測結果,連同利用位在英國的e-MERLIN望遠鏡所做的研究,以及VLA在2014年的深入觀測,利用所謂的電波干涉(radio interferometry)技術將所有電波資料予以整合之後,終於讓這些天文學家得以找出這些電波節點和伽瑪射線產生的原因。

在他們的劇本中,第一階段是白矮星及其伴星會耗損一部份軌道能量來推動一部份爆發物質,使這些在雙星軌道面上的物質向外移動的速度變快。之後,白矮星沿著軌道面的兩極方向向外吹出速度快一些的粒子風。當快速移動的兩極粒子流撞擊到移動速度稍慢一些的物質而產生震波,如同船隻在水中航行時,在船首前方的水會被擠壓形成一道弓形的水波一樣,如此一來便可將粒子速度加速到能產生伽瑪射線和電波節點的程度。

經由觀察電波輻射的型態如何隨著時間改變,並追蹤監測電波輻射節點的運動,他們發現麒麟座V959的行為模式與上述劇本幾乎完全一樣。

現在已有數個新星爆發事件被偵測到有伽瑪射線輻射,所以或許新星能產生伽瑪射線輻射是個很平常的現象,只是或許這個新星必須離地球比較近,才有機會能偵測到它們所發出的伽瑪射線輻射。

由於這類拋出物質的現象也可見於其他雙星系統,所以Chomiuk等人的新觀點或許可以幫助天文學家瞭解這些系統如何發展。在所有密近雙星系統中,被其中一顆子星向外拋出物質而淹沒伴星的這個階段,迄今仍不瞭解其細節。所以或許可以從麒麟座V959這類新星出發,改進天文學家們對雙星系統演化到這個階段的認知。

資料來源:Astronomers see right into heart of exploding star, 2014.10.09, KLC

本文轉載自網路天文館

關於作者

臺北天文館

臺北天文館

臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!