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天文学家第一次发现磁星的合作伙伴之星

时间:2018-05-20

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使用ESO的超大望远镜,天文学家相信他们第一次找到了磁星的伴星,帮助解释了磁星的形成。 /

磁星是超新星爆炸的奇怪超密度残余物。它们是宇宙中最强大的磁体 - 比地球上最强大的磁体强大数百万倍。欧洲天文学家使用ESO超大望远镜(VLT)的团队现在相信他们已经第一次找到了磁星的合作伙伴明星。这一发现有助于解释磁星如何形成 - 一个可以追溯到35年的难题 - 以及为什么这颗特殊的恒星不会像天文学家期望的那样陷入黑洞。

当一颗巨大的恒星在超新星爆炸期间因自身重力而崩塌时,它会形成中子星或黑洞。磁星是一种不寻常的,非常奇特的中子星形式。就像所有这些奇怪的物体一样,它们非常小巧,非常密集 - 一小勺中子星材料的质量约为10亿吨 - 但它们也具有极其强大的磁场。当它们经受突然调整时,磁铁表面会释放出大量的伽马射线,这种突然调整是由于地壳内巨大的应力造成的。

Westerlund 1星团[1]位于南半球Ara(祭坛)16,000光年远的地方,它拥有银河系中已知的二十几个磁控星之一。它被称为CXOU J164710.2-455216,它令天文学家非常困惑。

“在我们之前的工作中,我们发现群集Westerlund 1中的磁星一定是在恒星的爆炸性死亡中诞生的,大约是太阳的40倍。但是这带来了自己的问题,因为这些巨大的恒星会在他们死后形成黑洞,而不是中子星。我们不明白它是如何变成磁星的,“报告这些结果的论文的主要作者西蒙克拉克说。

天文学家提出了解决这个谜团的方法。他们建议,通过两颗质量很大的恒星相互作用形成的磁星形成的二进制系统非常紧凑,以至于它能够适应太阳周围地球的轨道。但是,到目前为止,在Westerlund 1号的磁星位置没有检测到伴星,因此天文学家使用VLT在星团的其他部分搜索它。他们寻找失控的恒星 - 物体以高速逸出的物体 - 可能已经被形成磁星的超新星爆炸冲出轨道。一位名叫Westerlund 1-5 [2]的明星被发现正在做这件事。

“如果这颗恒星从超新星爆炸中回缩,这颗恒星不仅具有预期的高速度,而且其低质量,高光度和富含碳的成分的组合似乎不可能在单颗恒星中复制 - 这是一种显示它的吸烟枪必须最初与一个二进制伴侣形成,“本文的合着者Ben Ritchie(Open University)补充道。

这一发现使得天文学家重新构建了允许磁星形成的恒星生命故事,取代了预期的黑洞[3]。在这个过程的第一阶段,这对中较大的恒星开始耗尽燃料,将它的外层转移到其较小质量的伴侣 - 这注定会成为磁星 - 使它旋转得越来越快。这种快速旋转似乎是形成磁星超强磁场的基本要素。

在第二阶段,由于这种大规模转移,伴侣本身变得如此庞大,以至于它转而流失了大量最近获得的质量。大部分这种质量都已经消失,但有些传回到原来的恒星上,我们今天仍然看到像Westerlund 1-5一样闪亮的恒星。

在本视频中,我们将穿过年轻的星团Westerlund 1,并关闭位于其中的奇怪磁星。这个非凡的星团包含数百颗非常巨大的恒星,其中一些闪耀着近百万个太阳的光芒。欧洲天文学家首次证明,磁星 - 一种具有极强磁场的不寻常类型的中子星,是由恒星形成的,质量至少是太阳的40倍。信贷:ESO / L。至Calçada< / EM>

“正是这种交换材料的过程赋予了Westerlund 1-5独特的化学特征,并允许其伴侣的质量收缩到足够低的水平,以至于磁铁诞生而不是黑洞 - 这是一个恒星通过的游戏 - 包裹带来宇宙后果!“队员弗朗西斯科纳哈罗(西班牙Centro deAstrobiología)总结道。

看起来,作为双星的组成部分可能因此成为形成磁星的配方中的重要组成部分。由两颗恒星之间的传质产生的快速旋转似乎是产生超强磁场所必需的,然后第二质量传递阶段允许待制造的磁体充分减薄以致它不会塌陷成在它的死亡时刻。

笔记

[1]开放星团Westerlund 1于1961年由澳大利亚瑞典天文学家Bengt Westerlund发现,后来从那里移居到智利(1970-74)成为ESO主任。这个星团背后是一个巨大的星际云气和尘埃,它阻挡了大部分可见光。调光因子超过10万,这就是为什么它花了这么长时间才发现这个特定群集的真实性质。

Westerlund 1是研究极端恒星物理学的独特自然实验室,帮助天文学家找出银河系中最庞大的恒星如何生存和死亡。从他们的观测结果中,天文学家得出结论:这个极端星团最有可能包含不少于太阳质量的10万倍,而它的所有恒星都位于不到6光年的区域内。因此,Westerlund 1似乎是银河系中最大规模的紧凑型年轻星团。

迄今为止在Westerlund 1中分析的所有恒星的质量至少是太阳的30-40倍。因为这样的恒星寿命相当短 - 天文学上讲,Westerlund 1一定很年轻。天文学家确定的年龄大约在350万到500万年之间。所以,Westerlund 1显然是我们星系中的新生星团。

[2]这颗恒星的完整名称是Cl * Westerlund 1 W 5。

[3]随着恒星年龄的增长,它们的核反应会改变它们的化学组成 - 促进反应的元素被耗尽,并且反应的产物积累。这种恒星化学指纹首先富含氢和氮,但碳含量较低,并且在恒星的生命中只有非常晚的时候碳增加,氢和氮的这一点将严重降低 - 人们认为这对单星来说是不可能的像Westerlund 1-5一样同时富含氢,氮和碳。

发表:J. S. Clark等人,“A VLT / FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1. IV。 Wd1-5-二星级产品,以及磁星CXOU J1647-45的前超新星伴侣,“A&A,565,A90,2014; DOI:10.1051 / 0004-6361 / 201321771

PDF研究副本:Westerlund的VLT / FLAMES大规模二进制调查。 Wd1-5 - 二元产品和磁星CXOU J1647-45的超新星前伴侣?

来源:欧洲南方天文台

图片:ESO / L。至Calçada

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