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2022-05-07 | 大成報

首次可見光發現「黑寡婦」脈衝星登國際期刊Nature

首次可見光發現「黑寡婦」脈衝星登國際期刊Nature
【大成報/記者于郁金/臺南報導】國立成功大學物理系助理教授李君樂透過成大、清大、中央3校共同組成「探高團隊(TANGO)」參與由美國加州理工學院主導「史維基瞬變設備」(Zwicky Transient Facility,簡稱ZTF)計畫,以超廣角鏡頭探索宇宙奧秘;近期ZTF團隊首次以可見光發現迄今已知軌道週期最短「黑寡婦」脈衝星雙星系統,該雙星更與另一個遙遠恆星形成「三合星」,突破天文學家對「黑寡婦」脈衝星想像,研究成果登上頂尖國際科學期刊《自然》(Nature)。

研究論文第一作者為美國麻省理工學院Kevin Burdge博士,集結臺灣、美國、英國、西班牙、波蘭、加拿大、瑞典等國學者,以無線電波、X 光、伽瑪射線與可見光光譜分析ZTF超廣角鏡頭拍攝的北方天空,尋找隱身夜幕中「黑寡婦」脈衝星;參與此次發現臺灣學者包含成大物理系助理教授李君樂與國立清華大學天文所江國興教授。

什麼是「黑寡婦」?探高團隊成員、成大物理系助理教授李君樂說明,「黑寡婦脈衝星」是一種雙星系統,當中有1顆自轉週期為毫秒等級中子星和1顆低質量伴星(不超過太陽重量的十分之一)互繞;又因為中子星與伴星距離非常近,約為地球與太陽距離百分之一,因此軌道週期非常短。

此外,中子星因本身強大的磁場散發出高能量輻射,其每秒所散發出能量甚至能高出太陽輻射許多;而面對近距離且高能量輻射環境,與中子星作伴低質量恆星會被慢慢「侵蝕」,最終瓦解,情況有如黑寡婦蜘蛛的繁殖習性,因而得名。

最新發現「ZTF J1406+1222」

李君樂指出,目前已知黑寡婦脈衝星繞行軌道週期普遍不超過1天,而這次由ZTF團隊發現黑寡婦脈衝星命名為「ZTF J1406+1222」,距離地球約3千光年;不僅與伴星的軌道週期只有62分鐘,是迄今為止所知週期最短的,天文學家更發現此雙星系統也似乎圍繞著另一顆較遙遠恆星,形成「三合星」,並以1萬年左右的週期在移動。

ZTF團隊為此提出一種可能:這個三合星很可能源自被稱為「球狀星團」的密集恆星團,該星團可能在久遠以前意外漂入銀河系中心,繼而被附近的超級質量黑洞以強大重力拉散,「ZTF J1406+1222」則是這場災難的倖存者,逐漸演變成如今被天文學家觀測到模樣。

李君樂指出,以往發現黑寡婦脈衝星都是透過無線電波、X光或伽馬射線的天文觀測而找到,但礙於黑寡婦脈衝星體積小且距離地球較遠,能觀測到的波段都很微弱,也因此發現不易,目前已知只有20多個。

清大天文所江國興教授補充,ZTF J1406+1222 是目前第1個只利用可見光波段就發現黑寡婦,開拓了未來學界以光學望遠鏡發現黑寡婦新方法,期待未來找到更多黑寡婦脈衝星,從中了解為何中子星能自轉如此快速,並拼湊出宇宙中恆星演化始末固定模式,拓展人類對無垠宇宙認知。

「史維基瞬變設備」(ZTF)是一個公私合作項目,旨在對光學夜空進行系統研究;ZTF使用相機廣角視野達47度,每兩天掃描1次整個北方天空;由此產生大面積調查將使天文學家能夠投入近地小行星到遙遠超發光超新星研究;ZTF集結眾多國際學者,其中臺灣探高團隊(TANGO),由中央大學、成功大學、清華大學的學者組成,致力於太陽系小天體、變星和緻密天體前沿研究。(照片由國立成功大學提供)
首次可見光發現「黑寡婦」脈衝星登國際期刊Nature

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