天文學家首度發現白矮星有電波脈衝

畫家筆下的天蝎座AR
天文學家利用多架他地面與太空望遠鏡,發現一對前所未見的奇怪雙星:天蝎座AR。這對雙星的主星A是顆快速自轉的白矮星,能驅使電子的運動速度到接近光速的程度,這些高能粒子釋放出的強烈輻射恰好朝向它的紅矮星伴星而去,使整個雙星系統約每1.97分鐘有次強烈脈衝,從電波波段到紫外波段的輻射都能觀測到這個周期性脈衝。

天蝎AR雙星是在1970年代初期首度被觀測到。2015年5月,一群來自德國、比利時和英國的業餘天文學家偶然發現天蝎AR恆星系統有著從未見過的行為模式。英國華威大學(University of Warwick)天文學家Tom Marsh等人針對這個恆星系統進行追蹤觀測,終於揭露這個系統的真實性質。

天蝎AR位在天蝎座方向,距離地球約380光年。其主星是自轉速度非常快的白矮星,這是個大小與地球差不多,但質量卻是地球的20萬倍以上(約太陽的2/3)的緻密天體;而另一顆子星是個M型的低溫紅矮星,其質量僅約太陽的1/3。兩者互繞一周的時間約為3.6小時。

  這對雙星擁有一些非常特殊的行為模式。由於白矮星自轉快且有強磁場,會將電子加速到接近光速的程度。受到白矮星自轉的影響之故,當這些高能粒子高速穿越太空時,會像燈塔一樣的光束一樣,周期性的掃過紅矮伴星,致使整個系統每1.97分中就會劇烈增亮而後消退一次。這些強烈的輻射脈衝也出現在電波波段,天文學家以前從未觀測到白矮星系統有這樣的電波脈衝過。

天蝎AR在40多年前發現,而注意到它為雙星系統的特徵,就是來自它的亮度約每3.6小時有周期性的變化,但這樣的亮度變化無法將其視為單一一顆的變星,而是雙星系統的結果。而後在業餘天文學家協助專業天文學家進行光度觀測的努力下才終於發現天蝎AR的真面目。類似的脈衝行為以前也曾觀測到過這樣的脈衝現象,但卻都是來自更緻密的中子星。天文學家知道中子星脈衝現象已經有將近半世紀之久,某些理論預測白矮星也應該有類似的行為,但卻一直到天蝎AR才證明這個預測是正確的。因此發現天蝎AR怪異雙星行為的這個團隊都非常興奮。

Marsh等人觀測到的天蝎AR相當獨特而神秘。幾乎整個電磁波段都有觀測到電子被磁場加速後釋出的輻射,顯然是天蝎AR自轉很快的白矮星造成的。然而這些電子本身的來源更為神秘,這些天文學家並不清楚這些電子究竟是與白矮星有關,還是與紅矮伴星有關。關於此事的真相還有待進一步的研究。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

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