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「蟹狀星雲脈衝星」的X射線輝度也會劇烈變化,釋放能量遠超預測

2021年04月22日 海洋宇宙

「蟹狀星雲脈衝星」是在金牛座距離地球6500光年的著名天體「蟹狀星雲」的中心高速旋轉的恆星,會透過不同的光發射週期性 「脈衝」。理化學研究所等組成的國際研究團隊宣佈,他們透過觀測發現,「蟹狀星雲脈衝星」不僅能發出電波,還能產生特別劇烈的X射線脈衝。這種劇烈的脈衝發出的能量遠遠高於以前的認識。該成果有助於瞭解脈衝的生成機制,以及明確來自遙遠太空的神祕強電波現象等,所以頗受關注。

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以不同波長拍攝「蟹狀星雲」及其中心的「蟹狀星雲脈衝星」後,合成的影像(圖片由NASA提供)

大質量恆星的一生結束髮生大爆炸後,可能會留下超高密度的恆星「中子星」。1968年發現的蟹狀星雲脈衝星就是這樣的恆星,能夠發出電波和X射線等,同時每秒自轉30次。由於從地球上看輝度會像脈衝一樣變化,因此被稱爲脈衝星。

目前還不十分清楚蟹狀星雲脈衝星的發光機制。電波輝度偶爾比平時變亮10~1000倍的「巨射電脈衝」現象的終極因數也尚未查清。在脈衝星中,電波與電波以外的光的產生機制不同,因此之前一直認爲只有電波才會發生如此劇烈的輝度強化現象。但2003年在蟹狀星雲脈衝星上發現了可見光隨着巨射電脈衝變亮幾%的現象。能量更大的X射線和γ射線是否也會變亮引發了研究人員的興趣。

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左起依次爲國際太空站的X射線望遠鏡「NICER」、JAXA的64米射電望遠鏡和NICT的34米射電望遠鏡(圖片分別由NASA、JAXA和NICT提供)

在產生巨射電脈衝的瞬間,X射線脈衝會強化4%。儘管4%並不大,但X射線的能量要遠遠高於電波。這表明,蟹狀星雲脈衝星在產生巨射電脈衝時,會釋放比以前認爲的高出幾百倍的巨大能量。

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觀測發現,X射線在產生巨射電脈衝(紅線)時比平時(黑線)要亮(圖片由理研提供)

關於巨射電脈衝的機制,有理論模式認爲與高密度電漿有關等,但今後需要能夠解釋X射線變亮的現象。另外,還有觀點認爲,巨射電脈衝是強電波從遙遠的太空瞬間抵達的神祕現象「快速射電暴」的真相,但此次發現X射線的能量太大,很難解釋通。

研究團隊中的理化學研究所的榎戶輝揚組長在記者發佈會上表示:「此次的發現表明,快速射電暴的真相應該是其他物質。最近發現,具有非常強的磁場的一種中子星‘磁星’會發生類似現象。我們的研究成果也與此一致。不過,也不排除不是中子星的可能性,今後的研究會越來越有趣」。

研究團隊由理研、東京大學、廣島大學、臺灣彰化師範大學、JAXA、NICT和美國宇航局(NASA)等的研究人員組成。相關成果已於4月9日發表在美國科學期刊《Science》上。

【論文資訊】
論文題目:Enhanced X-ray Emission Coinciding with Giant Radio Pulses from the Crab Pulsar
發表期刊:Science
DOI:10.1126/science.abd4659

日語新聞發佈資料

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日文:JST Science Portal 編輯部
中文:JST客觀日本編輯部