圖片來源:NASA/Goddard Space Flight Center/Dana Berr

天體的吸積作用,及吸積過程中產生的高能噴流,向來備受天文學家矚目。如今,一項由蒙納許大學領導的跨國合作計畫,初次見證了中子星「充電」、蓄勢爆發的過程。

裝填彈藥

史上頭一遭,天文學家能夠見證中子星吞納物質、釋放大量X射線的過程。

據蒙納許大學記者會上所述,來自五所機構的十五位科學家,足足從七處天文觀測點才蒐羅到完整資訊,見證一顆持續吸積的中子星進入噴流階段。

科學家始終好奇這些猛烈能量爆發的成因。如今,他們希望透過這些資訊,解開X射線大爆發之謎。

火力全開

吸積盤是一圈由彌散物質組成的環形或螺旋結構;中子星從盤面不斷吞納物質,並在十二天的飽餐之後,噴發出比太陽明亮數千倍的X射線。在這次研究之前,科學家一直以為爆發前的鯨吞階段最多只持續兩到三天。

科學家認為,過程之所以拖到十二天之久,是因為該盤面由高達50%的氦組成。相較於一般以氫為主成分的吸積盤,氦的燃點較高,因此拉長了整個加熱工序。

《皇家天文學會月訊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)刊登的這份研究指出,爆炸會持續數週。在此期間釋放出的能量可抵太陽十年功。

吸積作用

吸積作用是天體系統生成的重要機制:天體的引力「吸」引並累「積」周遭物質,壯大自身。只要角動量夠大,這些渾沌物質就不至在引力作用下向中心天體坍縮,而能形成一個不斷旋轉的吸積盤。

然而,如果盤面轉動不息,物質無法掉入中心,就無法為天體所吸納。於是,盤的內沿會發射噴流,消耗多餘的角動量,讓部分物質向中央墜落。

綜觀宇宙中的質能轉換,一般恆星(如太陽)的核融合活動,僅能將約0.7%的質量轉換為能量。反觀像中子星這樣的超緻密天體,可將吸積得來的10%以上質量轉換為輻射能,可說是極高效的產能方式。

驚鴻一瞥

七座天文望遠鏡各自有不同的敏感波段,科學家能藉之獲得不同追蹤吸積盤外圍、伴星附近的初始活動跡象。

科學家期待著,如此完備的數據,卒能提升他們對中子星、乃至於對整個宇宙的了解。

紐約大學學者大衛·羅素(David Russell)在記者會上表示:「此研究可幫助我們理解中子星吸積系統的物理機制,並了解這些爆發是如何引爆的。這個謎團已經困惑天文學家很久了。」

參考資料:

  1. Robitzski, D. (2020, June 2). Astronomers watch neutron “star charge” up before huge X-ray blast. Futurism
  2. J. E. Pringle (1981, September). Accretion Discs in Astrophysics. Annual Review of Astronomy and Astrophysics

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