在這張圖中，一顆繞軌道運(yùn)行的美國(guó)恒星開(kāi)始遮蔽它的伙伴，這是國(guó)家伽馬一顆快速旋轉(zhuǎn)的超高密度恒星殘骸，被稱為脈沖星。航空航天脈沖星發(fā)射出多波長(zhǎng)光束，費(fèi)米這些光束在視野內(nèi)外旋轉(zhuǎn)，探測(cè)統(tǒng)并產(chǎn)生外流，器首加熱恒星的次探測(cè)正面，吹走物質(zhì)并侵蝕其伴侶。自恒資料來(lái)源：NASA/索諾瑪州立大學(xué)，星系A(chǔ)urore Simonet
（神秘的射線地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（作者：美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心 珍妮特·卡茲米爾扎克）：科學(xué)家利用美國(guó)國(guó)家航空航天局費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)了來(lái)自一種特殊類(lèi)型雙星系統(tǒng)的日食伽馬射線日食。這些所謂的蜘蛛蜘蛛系統(tǒng)中，每一個(gè)都包含一顆脈沖星——一顆恒星的美國(guó)超高密度、快速旋轉(zhuǎn)的國(guó)家伽馬殘骸，這顆恒星在超新星中爆炸，并慢慢侵蝕其伴星。
一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在十年的費(fèi)米觀測(cè)中尋找了七只蜘蛛，它們經(jīng)歷了這些日食。從我們的角度來(lái)看，當(dāng)?shù)唾|(zhì)量伴星經(jīng)過(guò)脈沖星前面時(shí)，就會(huì)發(fā)生日食。這些數(shù)據(jù)使他們能夠計(jì)算系統(tǒng)相對(duì)于我們的視線和其他信息的傾斜程度。
“研究蜘蛛最重要的目標(biāo)之一是嘗試測(cè)量脈沖星的質(zhì)量，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的德國(guó)漢諾威馬克斯普朗克引力物理研究所天體物理學(xué)家科林·克拉克說(shuō)。“脈沖星基本上是我們所能測(cè)量到的最密集物質(zhì)的球體。它們所能達(dá)到的最大質(zhì)量限制了這些極端環(huán)境中的物理現(xiàn)象，這在地球上是無(wú)法復(fù)制的。”
1月26日，一篇關(guān)于這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。
蜘蛛系統(tǒng)的發(fā)展是因?yàn)殡p星中的一顆恒星比它的另一顆恒星進(jìn)化得更快。當(dāng)質(zhì)量更大的恒星變成超新星時(shí)，它會(huì)留下一顆脈沖星。這顆恒星殘骸發(fā)出包括伽馬射線在內(nèi)的多波長(zhǎng)光束，這些光束在我們的視野中進(jìn)進(jìn)出出，產(chǎn)生的脈沖如此規(guī)律，足以媲美原子鐘的精度。
早期，蜘蛛脈沖星通過(guò)吸走一股氣體流來(lái)“喂養(yǎng)”它的同伴。隨著系統(tǒng)的發(fā)展，當(dāng)脈沖星開(kāi)始更快速地旋轉(zhuǎn)時(shí)，饋送停止，產(chǎn)生粒子外流和輻射，使伴星的正面過(guò)熱并侵蝕它。
科學(xué)家將蜘蛛系統(tǒng)分為兩種，以蜘蛛種的名字命名，它們的雌性有時(shí)會(huì)吃掉它們較小的配偶。黑寡婦中的同伴質(zhì)量不到太陽(yáng)質(zhì)量的5%。紅背星系中有更大的同伴，無(wú)論是大小還是質(zhì)量，體重都在太陽(yáng)的10%到50%之間。
“在費(fèi)米之前，我們只知道少數(shù)發(fā)射伽馬射線的脈沖星，”馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達(dá)德太空飛行中心的費(fèi)米項(xiàng)目科學(xué)家伊麗莎白·海斯說(shuō)。“經(jīng)過(guò)十多年的觀察，該任務(wù)已經(jīng)確定了300多個(gè)，并收集了一個(gè)長(zhǎng)而幾乎不間斷的數(shù)據(jù)集，使社區(qū)能夠進(jìn)行開(kāi)拓性的科學(xué)研究。”
研究人員可以通過(guò)測(cè)量蜘蛛系統(tǒng)的軌道運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)算它們的質(zhì)量。可見(jiàn)光觀測(cè)可以測(cè)量伴星的速度，而無(wú)線電測(cè)量可以揭示脈沖星的速度。然而，這些變化依賴于朝向和遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一個(gè)幾乎面對(duì)面的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的變化是微小的，并且可能會(huì)令人困惑。從側(cè)面看，同樣的信號(hào)也可以由一個(gè)更小、更慢的軌道系統(tǒng)產(chǎn)生。了解系統(tǒng)相對(duì)于視線的傾斜對(duì)測(cè)量質(zhì)量至關(guān)重要。
傾斜角度通常使用可見(jiàn)光測(cè)量，但這些測(cè)量會(huì)帶來(lái)一些潛在的復(fù)雜性。當(dāng)伴星環(huán)繞脈沖星運(yùn)行時(shí)，它過(guò)熱的一面會(huì)出現(xiàn)在視野之外，從而造成可見(jiàn)光的波動(dòng)，這取決于傾斜。然而，天文學(xué)家仍在了解過(guò)熱過(guò)程，具有不同加熱模式的模型有時(shí)會(huì)預(yù)測(cè)不同的脈沖星質(zhì)量。
然而，伽馬射線僅由脈沖星產(chǎn)生，其能量如此之大，以至于它們以直線傳播，不受碎片的影響，除非被伴星阻擋。如果伽馬射線從蜘蛛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中消失，科學(xué)家可以推斷出伴星使脈沖星黯然失色。從那里，他們可以計(jì)算系統(tǒng)向我們視線的傾斜、恒星的速度和脈沖星的質(zhì)量。
PSR B1957+20，簡(jiǎn)稱B1957，是1988年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)已知的黑寡婦。該系統(tǒng)的早期模型是根據(jù)可見(jiàn)光觀測(cè)建立的，確定它與我們的視線成65度角，脈沖星的質(zhì)量是太陽(yáng)的2.4倍。這將使B1957成為已知最重的脈沖星，跨越了脈沖星和黑洞之間的理論質(zhì)量極限。
通過(guò)查看費(fèi)米數(shù)據(jù)，克拉克和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了15個(gè)缺失的伽馬射線光子。來(lái)自這些天體的伽馬射線脈沖的時(shí)間是如此可靠，以至于在十年中有15個(gè)光子丟失，這一點(diǎn)非常重要，以至于研究小組可以確定該系統(tǒng)正在食環(huán)。然后他們計(jì)算出雙星傾斜84度，脈沖星的重量只有太陽(yáng)的1.8倍。
這篇新論文的合著者、華盛頓美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究物理學(xué)家馬修·科爾（Matthew Kerr）表示：“人們正在尋找巨大的脈沖星，而這些蜘蛛系統(tǒng)被認(rèn)為是找到它們的最佳途徑之一。”。“它們經(jīng)歷了從伴星到脈沖星的一個(gè)非常極端的質(zhì)量轉(zhuǎn)移過(guò)程。一旦我們真的對(duì)這些模型進(jìn)行了微調(diào)，我們就可以確定這些蜘蛛系統(tǒng)是否比其他脈沖星種群更大。”
相關(guān)：美國(guó)國(guó)家航空航天局費(fèi)米探測(cè)器首次從“蜘蛛”星系統(tǒng)探測(cè)到伽馬射線日食
（神秘的地球uux.cn）據(jù)科學(xué)家利用美國(guó)國(guó)家航空航天局費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)了來(lái)自一種特殊類(lèi)型雙星系統(tǒng)的伽馬射線日食。這些所謂的蜘蛛系統(tǒng)中，每一個(gè)都包含一顆脈沖星——一顆在超新星中爆炸的恒星的超高密度、快速旋轉(zhuǎn)的殘骸——它會(huì)慢慢侵蝕它的同伴。
一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在十年的費(fèi)米觀測(cè)中尋找了七只蜘蛛，它們經(jīng)歷了這些日食。從我們的角度來(lái)看，當(dāng)?shù)唾|(zhì)量伴星經(jīng)過(guò)脈沖星前面時(shí)，就會(huì)發(fā)生日食。這些數(shù)據(jù)使他們能夠計(jì)算系統(tǒng)相對(duì)于我們的視線和其他信息的傾斜程度。
“研究蜘蛛最重要的目標(biāo)之一是嘗試測(cè)量脈沖星的質(zhì)量，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的德國(guó)漢諾威馬克斯普朗克引力物理研究所天體物理學(xué)家科林·克拉克說(shuō)。“脈沖星基本上是我們所能測(cè)量到的最密集物質(zhì)的球體。它們所能達(dá)到的最大質(zhì)量限制了這些極端環(huán)境中的物理現(xiàn)象，這在地球上是無(wú)法復(fù)制的。”
1月26日，一篇關(guān)于這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。
蜘蛛系統(tǒng)的發(fā)展是因?yàn)殡p星中的一顆恒星比它的另一顆恒星進(jìn)化得更快。當(dāng)質(zhì)量更大的恒星變成超新星時(shí)，它會(huì)留下一顆脈沖星。這顆恒星殘骸發(fā)出包括伽馬射線在內(nèi)的多波長(zhǎng)光束，這些光束在我們的視野中進(jìn)進(jìn)出出，產(chǎn)生的脈沖如此規(guī)律，足以媲美原子鐘的精度。
早期，蜘蛛脈沖星通過(guò)吸走一股氣體流來(lái)“喂養(yǎng)”它的同伴。隨著系統(tǒng)的發(fā)展，當(dāng)脈沖星開(kāi)始更快速地旋轉(zhuǎn)時(shí)，饋送停止，產(chǎn)生粒子外流和輻射，使伴星的正面過(guò)熱并侵蝕它。
科學(xué)家將蜘蛛系統(tǒng)分為兩種，以蜘蛛種的名字命名，它們的雌性有時(shí)會(huì)吃掉它們較小的配偶。黑寡婦中的同伴質(zhì)量不到太陽(yáng)質(zhì)量的5%。紅背星系中有更大的同伴，無(wú)論是大小還是質(zhì)量，體重都在太陽(yáng)的10%到50%之間。
“在費(fèi)米之前，我們只知道少數(shù)發(fā)射伽馬射線的脈沖星，”馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達(dá)德太空飛行中心的費(fèi)米項(xiàng)目科學(xué)家伊麗莎白·海斯說(shuō)。“經(jīng)過(guò)十多年的觀察，該任務(wù)已經(jīng)確定了300多個(gè)，并收集了一個(gè)長(zhǎng)而幾乎不間斷的數(shù)據(jù)集，使社區(qū)能夠進(jìn)行開(kāi)拓性的科學(xué)研究。”
研究人員可以通過(guò)測(cè)量蜘蛛系統(tǒng)的軌道運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)算它們的質(zhì)量。可見(jiàn)光觀測(cè)可以測(cè)量伴星的速度，而無(wú)線電測(cè)量可以揭示脈沖星的速度。然而，這些變化依賴于朝向和遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一個(gè)幾乎面對(duì)面的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的變化是微小的，并且可能會(huì)令人困惑。從側(cè)面看，同樣的信號(hào)也可以由一個(gè)更小、更慢的軌道系統(tǒng)產(chǎn)生。了解系統(tǒng)相對(duì)于視線的傾斜對(duì)測(cè)量質(zhì)量至關(guān)重要。
傾斜角度通常使用可見(jiàn)光測(cè)量，但這些測(cè)量會(huì)帶來(lái)一些潛在的復(fù)雜性。當(dāng)伴星環(huán)繞脈沖星運(yùn)行時(shí)，它過(guò)熱的一面會(huì)出現(xiàn)在視野之外，從而造成可見(jiàn)光的波動(dòng)，這取決于傾斜。然而，天文學(xué)家仍在了解過(guò)熱過(guò)程，具有不同加熱模式的模型有時(shí)會(huì)預(yù)測(cè)不同的脈沖星質(zhì)量。
然而，伽馬射線僅由脈沖星產(chǎn)生，其能量如此之大，以至于它們以直線傳播，不受碎片的影響，除非被伴星阻擋。如果伽馬射線從蜘蛛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中消失，科學(xué)家可以推斷出伴星使脈沖星黯然失色。從那里，他們可以計(jì)算系統(tǒng)向我們視線的傾斜、恒星的速度和脈沖星的質(zhì)量。
PSR B1957+20，簡(jiǎn)稱B1957，是1988年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)已知的黑寡婦。該系統(tǒng)的早期模型是根據(jù)可見(jiàn)光觀測(cè)建立的，確定它與我們的視線成65度角，脈沖星的質(zhì)量是太陽(yáng)的2.4倍。這將使B1957成為已知最重的脈沖星，跨越了脈沖星和黑洞之間的理論質(zhì)量極限。
通過(guò)查看費(fèi)米數(shù)據(jù)，克拉克和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了15個(gè)缺失的伽馬射線光子。來(lái)自這些天體的伽馬射線脈沖的時(shí)間是如此可靠，以至于在十年中有15個(gè)光子丟失，這一點(diǎn)非常重要，以至于研究小組可以確定該系統(tǒng)正在食環(huán)。然后他們計(jì)算出雙星傾斜84度，脈沖星的重量只有太陽(yáng)的1.8倍。
這篇新論文的合著者、華盛頓美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究物理學(xué)家馬修·科爾（Matthew Kerr）表示：“人們正在尋找巨大的脈沖星，而這些蜘蛛系統(tǒng)被認(rèn)為是找到它們的最佳途徑之一。”。“它們經(jīng)歷了從伴星到脈沖星的一個(gè)非常極端的質(zhì)量轉(zhuǎn)移過(guò)程。一旦我們真的對(duì)這些模型進(jìn)行了微調(diào)，我們就可以確定這些蜘蛛系統(tǒng)是否比其他脈沖星種群更大。”
費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡是戈達(dá)德管理的天體物理學(xué)和粒子物理學(xué)合作伙伴。費(fèi)米是與美國(guó)能源部合作開(kāi)發(fā)的，法國(guó)、德國(guó)、意大利、日本、瑞典和美國(guó)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和合作伙伴作出了重要貢獻(xiàn)。