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国家天文台发现自转最慢的磁中子星
  文章来源:国家天文台 发布时间:2009-12-28 【字号: 小  中  大   

中子星是恒星死亡时超新星爆发留下的致密核心,由大量中子挤压在一起,在10公里半径的星体内有1.4个太阳重,密度达每立方厘米1.0E16克。目前已知中子星(主要是脉冲星)的自转周期一般分布在几毫秒到几秒之间。过去在大质量双星系统发现的中子星自转周期一般是几秒到几百秒。大于1000秒的超长自转周期的中子星是非常罕见的。

近日,中科院国家天文台致密天体和弥漫介质研究团组副研究员王伟博士分析了国际伽玛射线天文台(英文简称INTEGRAL)对一颗特殊的大质量X射线双星4U2206+54进行的长达3年的监测数据,发现其中心天体是一颗已知的自转最慢的磁中子星。4U2206+54平时 X射线光度只有1.0E34 至1.0E36 erg/s,光学观测证认出伴星是一颗大质量主序星,高能辐射来自中心致密天体对伴星星风的吸积过程,但致密天体的物理本质早先并不清楚,可能是黑洞,可能是中子星。王伟分析INTEGRAL的硬X射线数据发现4U2206+54大部分时间处在X射线光度为1.0E35 erg/s的宁静态;但在2005年12月,4U2206+54突然活动起来,平均X射线光度增加到1.0E36 erg/s以上,并出现了一次X射线爆发过程,辐射大量硬X射线光子,有的能量高达200keV 以上,X射线光度突然增加到1.0E37 erg/s。王伟获得了4U2206+54在活动态时的高精度能谱,发现了在30keV 和60keV 附近有电子回旋共振吸收线,指示出4U2206+54的磁场高达3E12 G。宇宙中只有强磁中子星具有如此高的磁场,因此4U2206+54肯定含有一个磁中子星。进一步对4U2206+54的光变曲线进行分析,王伟发现该磁中子星有一个长达5600秒的脉冲周期。这是迄今为止发现的自转周期最长的强磁场中子星。他还利用美国RXTE卫星数据分析出4U2206+54具有19天的轨道周期。这项工作已经发表在国际著名天文杂志《英国皇家天文学报》(MNRAS)上。

双星系统中的超长自转周期的中子星可能是一类非常特殊的中子星。它们的诞生和演化可能与双星系统和超强磁场有关,但细节依然是未解之谜。之前天文学家曾经在大质量X 射线双星2S0114+65中发现2.6小时的自转周期,但无法测得其磁场,不能证实其是否是一个磁中子星。发现电子回旋吸收线的中子星系统不超过10颗。4U2206+54 中探测到电子回旋吸收线,使其成为唯一的超长自转周期的磁中子星双星系统,将为我们了解这类中子星的诞生和演化提供一个很好的探针。 

  图1 :4U2206+54 在活动态时X射线光变曲线的功率谱,在5600 秒附近有一个明显的尖峰。 

  图2:中子星X射线双星系统的自转周期与轨道公转周期图。自转周期大于1000秒至今只发现2颗,而4U2206+54是唯一已知的超长自转周期的磁中子星系统。

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