“吸血鬼” 一颗中子星爆炸 一架喷气式飞机以接近光速飞行

吸血中子星从其恒星伴星驱动强大的天体物理喷流的插图。 （图片来源：uux.cn/Danielle Futselar、Nathalie Degenaar、阿姆斯特丹大学安东潘内库克研究所。）

据美国太空网（罗伯特·李）报道，中子星是曾经在超新星爆炸中死亡的大质量恒星的残余物。总体而言，中子星被认为是已知宇宙中最极端的天体之一，特别是当由于与伴星（尚未“死亡”）距离较远而存在极其致密的恒星遗迹时。这颗恒星巨大的引力足以剥离第二颗恒星的物质。换句话说，伴星就像是中子星的受害者。

这颗“吸血鬼中子星”的特别之处在于它像太空中的贝拉·卢戈西一样栩栩如生。这是因为从伴星沉降下来的物质可以在中子星表面引发热核爆炸。一些被盗的物质到达中子星的两极，在那里以接近光速的速度爆炸成强大的天体物理喷流。但究竟是什么导致了这些喷流的排放以及它们与热核爆炸的关系仍然是个谜。

但新的研究揭开了这个谜团。

科学家们揭示了一种测量这些喷流速度的方法，并将这些值与中子星及其不幸的双星伴星的质量联系起来。这最终可能有助于解决与喷流相关的困境，并提供有关从伴星上移除物质的其他物体的信息，例如超大质量黑洞。

“我们第一次能够测量中子星发出的稳定射流的速度，”主要作者、美国国家天体物理研究所(INAF) 科学家托马斯·拉塞尔(Thomas Russell) 告诉Space.com。 “就像吸积黑洞的喷流一样，这些喷流在我们的宇宙中非常重要，因为它们向周围环境传递大量能量，影响恒星形成、星系生长，甚至星系聚集的方式。但是我们如何知道它们是如何工作的？“我真的不明白发生了什么事。这架飞机已经起飞了。”

拉塞尔解释说，此前，科学家认为喷流是由牺牲恒星进入螺旋时被剥离的物质旋转引起的。还有一种理论认为，喷射与旋转物体本身的旋转有关。

新的研究可能有助于确定哪种机制是主要责任。

拉塞尔继续说道：“我们发现热核爆炸和喷流之间的联系，现在为我们提供了一种易于使用且可重复的探测器，以解开中子星喷流的发射机制。” “因为我们认为所有类型的物体都以非常相似的方式发射喷流，这将帮助我们了解所有物体如何发射喷流，甚至是星系中心的超大质量黑洞。”

中子星如何爆炸？

为了得出结论，Russell 及其同事检查了两个包含食中子星的系统：X 射线双星系统4U 1728-34 和4U 1636-536。众所周知，这两个系统都会经历周期性的热核爆炸。

中子星表面的热核爆炸对科学家来说并不是什么新现象。人们多年来一直在分析这些爆炸，拉塞尔指出，天文学家总共观测到了超过125 颗“爆炸”中子星。

拉塞尔教授说：“当中子星消耗附近恒星的物质时，积累的物质会在中子星表面堆积。在某个时刻，压力变得如此之大，以致于在几个小时内发生不稳定、失控的热核爆炸。” “几秒钟内就扩散到中子星的整个表面。”

与4U 1728-34 和4U 1636-536 相关的爆炸在X 射线波长下可见，这意味着该团队可以使用欧洲航天局的国际伽马射线天体物理实验室(INTEGRAL) 太空望远镜探测到它们。

“我们发现这些爆炸会导致一些额外的物质被泵入喷射器中数十秒，”拉塞尔继续说道。 “通过使用射电望远镜和澳大利亚望远镜紧凑阵列监测喷流，我们可以跟踪沿着喷流流动的额外物质，本质上提供了一个可以测量喷流速度的宇宙速度相机。”

INTEGRAL 太空望远镜的示意图，它确定中子星喷流的速度。 （图片来源：uux.cn/ESA）

他们想要看到的是X 射线爆发后无线电发射的变化。

事实上，在热核爆炸发生几分钟后，研究小组就检测到射电亮度有所增加。这使得研究人员得出结论，喷流的演化与热核爆炸密切相关。

“我们对喷气式飞机的反应如此清晰感到惊讶。这些非常明亮、生动的耀斑沿着喷气式飞机流下，很容易被发现，”拉塞尔说。 “我们预计会得到一定程度的回应，但我们认为会更加微妙。”

中星喷流加速

研究小组表示，喷射机的速度是拼图中缺失的一块，导致暴力喷射放电与炸药供应事件之间存在联系。

拉塞尔说：“速度对于理解喷气式飞机如何发射非常重要，这一新发现为回答这个问题打开了一个非常简单的窗口。” “我们现在可以将这个实验应用于许多其他爆炸的中子星，并比较射流速度与中子星的自旋、质量甚至磁场的关系，这些被认为是射流发射的关键因素。”

如果研究小组发现这些特性之一与射流速度之间的相关性，就可以揭示这些射流的主要发射机制是什么，无论是中子星的旋转还是注入材料的旋转。

这是第一次测量中子星喷流的速度，但值得注意的是，之前已经在黑洞上进行过测量。然而，拉塞尔解释说，使用中子星作为探测器来研究喷流发射机制比黑洞具有重大优势。

“中子星可以有非常精确测量的自旋、确定的质量，甚至已知的磁场强度，所有这些都很难在黑洞中测量，”他说。 “因此，目前只有通过中子星，我们才能将系统特性与喷流联系起来。”

总体而言，该团队现已在两个中子星系统中证实了这些结果，但这是迄今为止唯一研究过的两个中子星系统。

“我们正在将新技术应用于尽可能多的不同爆炸中子星，以揭示喷流速度如何随不同中子星特性而变化，”他总结道。 “一旦我们制造出足够的样本，我们将能够揭示喷气式飞机生产的关键特征并阐明喷气式飞机的发射方式。”

该团队的研究成果于周三（3 月27 日）发表在期刊《自然》 上。