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2017-08-10 宇宙之最系列—旋轉最快的天體

 
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作者:中央大學天文研究所周翊教授,本文版權屬作者所有,若有轉載需求請逕洽作者

  中子星是大質量恆星死亡後留下來的緻密天體,其質量約在一到三個太陽質量左右,但半徑僅約十公里,由於轉動慣量相當小,比較容易加速極高的轉速。中子星在低質量X光雙星中,因吸積作用可使其自轉頻率加速至數百赫茲。目前天文學家有二個方法測量中子星自轉頻率,對於高磁場的中子星是利用其產生的脈衝現象,而位於低質量X光雙星的低磁場的中子星,在其表面產X光爆發時,如果能偵測到準週期震盪現象,其頻率也是中子星自轉頻率。

  當一個天體轉速太快,其離心力大於它的表面重力場時,這個天體就會崩解,這個極限頻率稱之為崩解頻率。由於中子星質量大,半徑小,其崩解頻率約在二到三千赫茲(取決於中子星的結構),因此一個中子星被加速到1000赫茲以上應該不是問題,天文學家發現目前已被證實自轉最快的中子星是2006年發現位於球狀星團Terzan 5中的脈衝星PSR J1748–2446ad,其自轉頻率為716赫茲。這引發了一個問題,為什麼中子星難以被加速超過約700赫茲?目前天文學普遍認為是因為中子星高速自轉引發自身的重力波輻射,進而抑制了中子星的進一步加速。

  但在2007年,天文學家在位於蛇夫座的X光雙星XTE J1739-285的一次X光爆發中發現了頻率高達1122赫茲的準週期震盪現象,如果這是中子星的自轉頻率,這個發現挑戰了上述重力波輻射回饋的說法。可惜的是這個高頻訊號僅在這一次的X光爆發中偵測到,目前為止沒有更新的證據進一步的證實此一現象。

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