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PBIG
Lv 6
PBIG asked in 科學天文與太空 · 1 decade ago

恆星死亡後,會變成黑洞?

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  • 紋億
    Lv 4
    1 decade ago
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    最大的恆星死亡時將變成最強的磁星

    天文常有科學上的「極端」情況出現,例如:最大、最熱、最重...等等,現在又多了一項—美國史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)天文物理學家Bryan Gaensler等人,宣布他們找到兩個有關連的極端情形:宇宙中最大的恆星死亡時,往往會形成最強的磁星(magnetar)。磁星在1998年發現後,天文學家一直無法解釋為何它們的磁場會如此強大,現在看來似乎有答案了。

    Gaensler等人是利用CSIRO的澳洲望遠鏡小型陣列(Australia Telescope Compact Array)和64米的帕克電波望遠鏡(Parkes radio telescope)來進行觀測研究。相關論文將發表在近期的天文物理期刊快訊(The Astrophysical Journal Letters)中。

    嚴格來說,磁星應該屬於中子星的一種,當大質量恆星死亡時,其核心塌縮成大小僅有臺北市的直徑(約10~20公里),但質量卻與太陽相當,因此其密度非常大。然而,磁星的磁場強度比地球平均磁場強了一千兆倍以上(1,000,000,000,000,000倍),科學家舉例來說:如果有顆磁星位在地球到月亮中間,則其磁場強度足以將地球上所有的信用卡瞬間消磁!而且,磁星會爆發高能X射線和伽瑪射線(所有電磁波中能量最高的),一般的波霎(中子星)則只會發射低能電波。

    到目前為止,天文學家總共只發現了10顆磁星,波霎則有1500顆以上。不過,無論是磁星或波霎,都是在超新星殘骸附近發現的。因此,天文學家開始質疑:為何它們是在類似的區域、經由類似的途徑誕生,但特性卻會差這麼多?先前有研究指出:未發生超新星爆炸前的恆星原始質量,或許是這個問題的關鍵所在(Eikenberry et al (2004) and Figer et al (2005))。

    天文學家一直認為:大質量恆星死亡時會形成黑洞,但根據近年來的觀測研究顯示:某些大質量恆星在接近生命末期時,質量流失速率非常快,因而在可能發生超新星爆炸前,質量已流失至只能形成波霎。這些流失的質量向外流動形成「恆星風」,如同太陽風一樣,只是強度強多了。為了測試這個想法的正確性,Gaensler等人研究一顆位在船底座、離地球約9000光年的磁星1E 1048.1-5937。經由這顆磁星周圍的中性氫氣性質與分佈狀況,Gaensler等人發現磁星周圍存有一個非常明顯的空洞,如上圖,可能是1E 1048.1-5937前身的強烈恆星風造成的,由此估計1E 1048.1-5937前身的恆星質量高達30~40倍太陽質量。上圖長寬為110光年X75光年,紅色顯示中性氫氣的分佈(Australia Telescope Compact Array和帕克電波望遠鏡觀測結果),藍色族代表錢卓X射線觀測衛星(Chandra X-ray Observatory)拍攝的磁星影像。

    另一個波霎與中子星互異的線索是中子星剛形成時的自轉速率有多快。Gaensler等人認為:大質量恆星所形成的中子星,自轉速度高達每秒500~1000周,這麼快的自轉速度將使得中子星產生非常強的磁場而變成磁星。「正常的」中子星誕生時的自轉速率只有每秒50~100周,因此所製造的磁場強度只有磁星的1/1000。

    如果磁星真的是從大質量恆星演變而來,那麼天文學家便可預估磁星相較一般波霎的誕生率。Gaensler等人估計:磁星的誕生率只有一般波霎的1/10;而且由於磁星的壽命通常很短,因此現在已知的10顆磁星,或許就幾乎是現今存在的全部磁星了。

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  • 1 decade ago

    最大的恆星死亡時將變成最強的磁星

    天文常有科學上的「極端」情況出現,例如:最大、最熱、最重...等等,現在又多了一項—美國史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)天文物理學家Bryan Gaensler等人,宣布他們找到兩個有關連的極端情形:宇宙中最大的恆星死亡時,往往會形成最強的磁星(magnetar)。磁星在1998年發現後,天文學家一直無法解釋為何它們的磁場會如此強大,現在看來似乎有答案了。

    Gaensler等人是利用CSIRO的澳洲望遠鏡小型陣列(Australia Telescope Compact Array)和64米的帕克電波望遠鏡(Parkes radio telescope)來進行觀測研究。相關論文將發表在近期的天文物理期刊快訊(The Astrophysical Journal Letters)中。

    嚴格來說,磁星應該屬於中子星的一種,當大質量恆星死亡時,其核心塌縮成大小僅有臺北市的直徑(約10~20公里),但質量卻與太陽相當,因此其密度非常大。然而,磁星的磁場強度比地球平均磁場強了一千兆倍以上(1,000,000,000,000,000倍),科學家舉例來說:如果有顆磁星位在地球到月亮中間,則其磁場強度足以將地球上所有的信用卡瞬間消磁!而且,磁星會爆發高能X射線和伽瑪射線(所有電磁波中能量最高的),一般的波霎(中子星)則只會發射低能電波。

    到目前為止,天文學家總共只發現了10顆磁星,波霎則有1500顆以上。不過,無論是磁星或波霎,都是在超新星殘骸附近發現的。因此,天文學家開始質疑:為何它們是在類似的區域、經由類似的途徑誕生,但特性卻會差這麼多?先前有研究指出:未發生超新星爆炸前的恆星原始質量,或許是這個問題的關鍵所在(Eikenberry et al (2004) and Figer et al (2005))。

    天文學家一直認為:大質量恆星死亡時會形成黑洞,但根據近年來的觀測研究顯示:某些大質量恆星在接近生命末期時,質量流失速率非常快,因而在可能發生超新星爆炸前,質量已流失至只能形成波霎。這些流失的質量向外流動形成「恆星風」,如同太陽風一樣,只是強度強多了。為了測試這個想法的正確性,Gaensler等人研究一顆位在船底座、離地球約9000光年的磁星1E 1048.1-5937。經由這顆磁星周圍的中性氫氣性質與分佈狀況,Gaensler等人發現磁星周圍存有一個非常明顯的空洞,如上圖,可能是1E 1048.1-5937前身的強烈恆星風造成的,由此估計1E 1048.1-5937前身的恆星質量高達30~40倍太陽質量。上圖長寬為110光年X75光年,紅色顯示中性氫氣的分佈(Australia Telescope Compact Array和帕克電波望遠鏡觀測結果),藍色族代表錢卓X射線觀測衛星(Chandra X-ray Observatory)拍攝的磁星影像。

    另一個波霎與中子星互異的線索是中子星剛形成時的自轉速率有多快。Gaensler等人認為:大質量恆星所形成的中子星,自轉速度高達每秒500~1000周,這麼快的自轉速度將使得中子星產生非常強的磁場而變成磁星。「正常的」中子星誕生時的自轉速率只有每秒50~100周,因此所製造的磁場強度只有磁星的1/1000。

    如果磁星真的是從大質量恆星演變而來,那麼天文學家便可預估磁星相較一般波霎的誕生率。Gaensler等人估計:磁星的誕生率只有一般波霎的1/10;而且由於磁星的壽命通常很短,因此現在已知的10顆磁星,或許就幾乎是現今存在的全部磁星了。

    參考資料來源:http://www.cfa.harvard.edu/press/pr0503.html

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