![]()
![]()
距離地球大約200光年的地方,一顆“死去恒星”的核心,正圍繞一顆更大的恒星,跳著詭異的宇宙“舞蹈”。
事實上,這顆已經(jīng)死亡的恒星是一顆白矮星,它正從一顆晚型主序星伴星那里吸積物質(zhì)。這個雙星系統(tǒng)名為EX Hydrae,是一種“中介偏振系統(tǒng)”,會釋放出包括X射線在內(nèi)的、結(jié)構(gòu)復雜的強烈輻射。
在一項新發(fā)表在《天體物理學雜志》的研究中,一個天文學家團隊利用一臺在太空中的X射線望遠鏡——成像X射線偏振探測器(IXPE)對EX Hydrae進行了觀測,探索了該系統(tǒng)最內(nèi)部的區(qū)域——這是此前大多數(shù)望遠鏡都無法企及的高能區(qū)域。
高能“噴泉”
“中介偏振”這一名稱的由來,源自于這類系統(tǒng)的中心白矮星的磁場強度:當磁場非常強時,來自伴星的物質(zhì)會被直接拉向白矮星的磁極;當磁場非常弱時,這些恒星物質(zhì)則會在白矮星周圍形成吸積盤,以旋轉(zhuǎn)方式環(huán)繞,最終直接沉積到白矮星表面。根據(jù)物理學家的預測,在中介偏振的情況下,物質(zhì)的下落方式會呈現(xiàn)一種復雜的“中間模式”——既會形成吸積盤,又會同時被拉向白矮星的磁極。
在恒星物質(zhì)朝著白矮星磁極墜落之前,磁場會先把盤中的入射物質(zhì)高高“抬起”,像一座高能噴泉一樣,然后這些物質(zhì)以“吸積帷幕”的形式向墜向磁極。理論認為,下落的物質(zhì)會與先前被抬升、仍在向磁極墜落的物質(zhì)相遇,形成局部的氣體堆積。這種堆積的物質(zhì)會形成一根相互碰撞的高溫吸積柱,并應當發(fā)射出高能的X射線。
最內(nèi)部的景象
在大多數(shù)望遠鏡的視野里,中介偏振系統(tǒng)不過就是一個小點。這讓研究人員不禁思考,究竟需要多大的偏振信號,才能幫看清這類系統(tǒng)的最內(nèi)部到底在發(fā)生什么。
IXPE是一個于2021年發(fā)射的、專門用于研究極端天體發(fā)射的偏振X射線的航天器。它繞地球運行,記錄著來自宇宙的偏振X射線。自發(fā)射以來,它主要觀測超新星、黑洞和中子星等天體。與黑洞和超新星相比,中介偏振系統(tǒng)的規(guī)模更小,但這不妨礙它們是強烈的X射線源。
因此,在新的研究中,研究團隊首次利用IXPE,來測量了EX Hydrae的X射線偏振。
2025年1月,IXPE對EX Hydrae進行了累計約60萬秒(約7天)的X射線測量。測量結(jié)果顯示,偏振度約為8%,遠高于一些理論模型先前預測的數(shù)值。尤為重要的是,他們確定了這些X射線來自那根“吸積柱”——那是白矮星從伴星吸積高溫物質(zhì)時所形成的柱狀結(jié)構(gòu)。他們估算,這個柱狀物的高度大約相當于白矮星自身半徑的一半,遠高于物理學家此前對這類系統(tǒng)的預測。
與此同時,研究團隊還測量了EX Hydrae的X射線偏振方向,結(jié)果發(fā)現(xiàn)它與那根流向白矮星的吸積柱幾乎是垂直的。這表明:吸積柱發(fā)出的X射線在進入太空、最終被IXPE觀測到之前,會先在白矮星表面發(fā)生反射——這種效應早被物理學家懷疑存在,但直到現(xiàn)在才首次得到證實。
天文學研究的新窗口
這樣的研究結(jié)果表明,X射線偏振測量是一種研究極端恒星環(huán)境的有效方法,例如,它可被用來對白矮星的吸積幾何結(jié)構(gòu)進行細致的觀測。
研究團隊計劃,未來要把X射線偏振方法應用到其他吸積白矮星系統(tǒng)的研究中,以此來幫助科學家理解更大尺度的宇宙現(xiàn)象。
這為天文學研究打開了一扇新的窗口,使得天文學家有機會對其他類型的吸積白矮星進行類似的測量——而這些天體此前甚至都沒有被預言會產(chǎn)生X射線偏振信號。
#參考來源:
https://news.mit.edu/2025/first-look-innermost-region-white-dwarf-system-1120
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae11b5
#圖片來源:
封面圖&首圖:Jose-Luis Olivares, MIT
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.