超巨快速X射線瞬變雙星宇宙動物園中的新品種



　歐洲航太總署（ESA）的Integral伽瑪射線觀測衛星確認了一種新型的超巨快速X射線瞬變雙星。由此觀測結果，Integral揭示了宇宙中還藏有大量神秘又有趣的天體。

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　　這種新型的雙星系統，其中一顆子星是非常緻密的天體，可能是黑洞，也可能是中子星或波霎（pulsar），會反覆爆發高能、變化快速的X射線爆發；另一顆子星則是非常明亮的超巨星（supergiant）。科學家將這種新型的雙星系統稱為「超巨快速X射線瞬變雙星（supergiant fast X-ray transients）」。「瞬變天體（transients）」是指會X射線輻射週期性增強的天體系統。

　　在Integral升空之前，只有少數其中子星為超巨星的X射線雙星曾被偵測到；美國David Smith曾利用Rossi XTE衛星發現第一顆這種天體XTE J1739-302。科學家認為這種高質量的X射線雙星系統應該非常稀有，因為質量這麼高的超巨星，壽命也非常短，因此這樣的雙星系統存在的時間必定不長。然而，從Integral和另一艘X射線觀測衛星的觀測資料來看，我們銀河系中的超巨瞬變X射線雙星的數量可能遠比科學家原來猜想的還多很多。特別是，Integral的資料顯示這種「超巨快速X射線瞬變雙星」並不分佈在銀河中的特定區域，而是整個銀河系中均可見。

　　基於這種X射線會週期性增強的特性，科學家猜測：其他觀測衛星無法偵測到許多這種系統的原因，可能是因為他們的靈敏度不夠高、持續監測的時間不夠長、視野不如Integral廣等原因。

　　這些X射線瞬變雙星常有短暫的爆發，X射線輻射會突然快速增加好幾倍，在數十分鐘之內便到達峰值，這種情況僅延續數個小時便逐漸消退。這和其他的瞬變X射線雙星不同，後者的爆發時間通常比較長，多半可延續數星期至數個月左右，可能是緻密天體周圍吸積盤中的黏緻物質落在緻密天體表面所引發的。


科學家認為：超巨快速X射線瞬變雙星可能與非常明亮的超巨星有關，爆發時間非常短暫的原因便是來自超巨星和緻密天體之間物質交換的結果。超巨星表面發出的強烈恆星風，帶著超巨星的表面物質直奔緻密天體的過程中，與緻密天體所發出的恆星風短兵相接。造成爆發發生的原因可能有二：一是由於超巨星所拋出的物質並不是連續、定量的方式，而是偶而拋出大團的物質團塊，讓緻密天體周邊的吸積盤質量突然增高，因而造成快速的X射線閃焰爆發。另外一種造成爆發的原因，則可能是超巨星的恆星風在落入緻密天體的重力掌控時，因為有某種不知名的原因，變得非常不規則且擾動劇烈，因而引發爆發現象。

　　論文主要作者、西班牙Alicante大學的 Ignacio Negueruela,表示：「我們相信，無論是哪種原因，不論緻密天體的本質是黑洞、慢速X射線波霎還是快速X射線波霎等，由於爆發時間如此短暫，應該不可能與緻密天體的性質有關；這種快速爆發現象都與超巨星和緻密天體之間的物質交換有關。」瞭解這種超巨快速X射線瞬變雙星的行為與性質，將有助於科學家瞭解緻密天體周邊物質的吸積過程，或許也可以藉此了解高質量X射線雙星系統的形成過程。