最有可能是由星系伽马射线系统驱动的明亮双星系统

2020-11-30 14:41   来源: 互联网    浏览次数:4066

由卡夫宇宙物理和数学研究所(KavliIPMU)成员领导的一个研究小组分析了先前收集的数据,以推断出致密物体、旋转磁层星和中子星的真实性质。它具有非常强的磁场--在银河系中最亮的伽马射线双星系统LS 5039中工作。


研究小组还指出,LS 5039中已知的粒子加速过程是由其主要大质量恒星的密集恒星风相互作用引起的,其中包括前研究生洪熟·米田、高级科学家于福木道和KavliIMPU首席研究员TadayukiTakahashi(TadayukiTakahashi),他还指出,已知发生在LS 5039中的粒子加速过程是由其主要大质量恒星的密集恒星风和旋转磁星的超磁场相互作用引起的。


伽玛射线双星是由大质量高能恒星和紧凑型恒星组成的系统。它们是在2004年才被发现的,当时可以从天空中足够大的区域观测到(TeV)波段的超高能量伽马射线。当用可见光观察时,伽马射线双星呈现为明亮的蓝白色恒星,与其他携带大质量恒星的双星系统没有什么不同。然而,当用X射线和伽马射线观察时,它们的性质与其他双星的性质有很大的不同。在这些波段中,普通的双星系统是完全看不见的,但是伽马射线双星会产生很强的非热辐射,其强度似乎会根据其几天至几年的轨道周期而增加或减小。


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在这个项目中,研究小组把重点放在2005年发现的LS 5039上,并保持了它在X射线和伽马射线范围内最亮的伽马射线双星位置。事实上,由于稳定的X射线和TeV伽马射线辐射,伽马射线双星被认为含有中子星。然而,到目前为止,它一直试图利用无线电波和软X射线来探测这种脉冲,而且由于无线电波和软X射线受到主恒星的恒星风的影响,这种周期性脉冲的探测还没有成功。


这一次,该团队首次将重点放在硬X射线波段(>;10 keV)和由(Hxd)收集到的LS 5039观测上,这是两者之间(2007年9月9日至15日)和NuSTAR(2016年9月1日至5日)之间的一个硬X射线探测器--朱红鸟的六天观测期是使用硬X射线观测时间最长的一次。


相隔九年,这两次观测为LS 5039中心的中子星提供了证据:朱红鸟发出的周期信号约为9秒。该信号由统计波动产生的概率仅为0.1%。虽然脉冲重要性较低,但NuSTAR也显示了非常相似的脉冲信号--例如,NuSTAR数据只是初步的。再加上这些结果,还可以推断自旋周期每年增加0.001s。


根据所导出的自旋周期及其增加的速率,研究小组排除了旋转和扩散动力学,并发现中子星的磁能是唯一能够为LS 5039提供动力的能量。磁场达到1011 T,比典型中子星高3个数量级。这个数值可以在所谓的磁星中找到,它是一个中子星的子类,具有如此强的磁场。9秒的脉冲周期是典型的磁星现象,这是一种强大的磁场,阻止中子星捕获初始恒星的恒星风,这就解释了为什么LS 5039没有显示X射线脉冲星(X射线脉冲星通常发生在X射线双星系统中,恒星风被它的伴星捕获)。


有趣的是,迄今为止发现的所有30颗磁性恒星都被孤立为恒星,因此它们在伽马射线双星中的存在并不被认为是主流。除了这一新假设外,研究小组还提出了一种能在LS 5039内为非热辐射提供动力的电源--他们暗示,辐射是由磁星磁场与密集恒星风之间的相互作用引起的。事实上,他们的计算表明,如果伽马射线产生在靠近磁层的极强磁场中,那么不清楚的伽马射线就会被强烈发射出来。


这些结果潜在地解决了LS 5039中紧凑型物体的性质之谜,以及为二元系统提供动力的基本机制。然而,他们的研究还需要进一步观察和改进,以便对他们的发现有一个新的认识。

责任编辑:无量渡口
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