什麼是蜘蛛星?有多可怕?


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什麼是蜘蛛星?有多可怕?

圖注:破敗的阿雷西博望遠鏡

在去年年底,傳出了阿雷西博望遠鏡退役的消息,因為接受設備掉落砸毀瞭望遠鏡的反射盤,這讓它無法再進行任何工作。

雖然這種被迫退役略顯淒慘,但沒有人可以忘記阿雷西博玩望遠鏡在天文學上做出巨大貢獻。

水星自轉週期的發現、證明中子星的存在、第一次直接觀測到小行星的影響、輔助發現第一批系外行星等都離不開它。

利用阿雷西博望遠鏡,天文學家還發現了一種特殊的天體——蜘蛛星,它們的不尋常行為引起了人們的關注。

蜘蛛星——更暴力的中子星

蜘蛛星其實是中子星(或毫秒脈衝星)的一種,在講蜘蛛星之前,我們先來說一下什麼是中子星。

中子星大家其實並不陌生,當古老的恆星由於氫氦碳等元素耗盡而無法再發生核聚變反應時,外圍物質就會極速向核心墜落,從而導致超新星爆炸,而恆星的內部區域會被壓縮成中子星。

由於中子星保留了母恆星大部分的角動量,但半徑相較之下卻十分微小,因此它具有極高的自轉速度,其自轉速度可以達到光速的10%-70%。

運動的電荷產生磁場,在極高轉速的加持下,中子星內部的帶電粒子產生了宇宙中無與倫比的強大磁場。

由於磁軸與其自轉軸並不完全重合,磁場旋轉時可能會產生週期性的輻射,在地球上看來就是一閃一閃的,我們稱之為脈衝信號。

中子星的高密度也使得它具有巨大的表面重力,其重力加速度強度大約是地球的2×10^11-3×10^12倍。

這也意味著中子星具有超強的引力場,當中子星與正常恒星處於雙星系統時,其巨大的引力使得它與伴星發生強烈的潮汐作用,並利用這種推力達到脈衝星的速度。

蜘蛛星的特異性就在於此:它們的軌道離伴星非常近,以至於潮汐作用會將伴星的表面炸開,而後它們會將大量的物質從伴星上吸走。

這種野蠻的攫取行為與蜘蛛中的同類相食行為很相似,因此天文學家將這種比一般中子星更暴力的中子星稱為蜘蛛星。

常見的蜘蛛星有兩大類,分別是黑寡婦蜘蛛星和紅背蜘蛛星,不過,天文學家還發現了一種新的蜘蛛星。

黑寡婦蜘蛛星、紅背蜘蛛星

什麼是黑寡婦蜘蛛星呢?當一顆蜘蛛星將它的伴星的質量降低到明顯小於太陽質量的十分之一(其實通常是2%-3%)時,這顆蜘蛛星就被稱為黑寡婦。

蜘蛛星(中子星)的伴星通常是恆星,也就會說它的伴星質量最起碼在太陽質量的7%以上,因為這是一個天體成為恆星的最小質量。

當蜘蛛星把伴星的質量降低到太陽質量的2%-3%時,伴星也就喪失了成為恆星的資格,轉而變成一顆褐矮星。

黑寡婦蜘蛛往往會直接殺死並吃掉伴侶,而黑寡婦蜘蛛星還不至於這麼絕情,不過,伴星被活生生“掏空”也是不好受的。

與黑寡婦蜘蛛星相比,紅背蜘蛛星就“友好”許多了,它們雖然也獲取伴星的質量,但不會把事情做太絕。

紅背的伴星比黑寡婦的伴星質量更大,其質量通常超過太陽質量的10%,而且它們還會周期性的在紅背和地球之間穿行。

當紅背的伴星出現在地球和太陽之間時,跟月球類似,它也可能擋住太陽的光,導致短暫的日食現象。

同時,紅背伴星的周期性運動也可能擋住紅背的脈衝信號,因為相比於紅背(主星),伴星的體積還是很大的。

一個更大的恆星擋住了發光的中子星,從背面來看則是一個發光的中子星後面是一個巨大的恆星。

這種視覺效果與紅背蜘蛛有點相像,它深黑色的背上有一個紅色的印記,因此這可能是紅背蜘蛛星名字的來源。

最後

據科學家稱,新發現的一種蜘蛛星更像是黑寡婦蜘蛛星與紅背蜘蛛星“雜交”的結果,一開始很難確定它的分類。

它的伴星的質量至少是太陽質量的5.5%,對於黑寡婦蜘蛛星來說這可能很重,但對紅背來說這是相當輕的。

不過截至目前,研究人員已經給它貼上了紅背的標籤,因為他們發現它的伴星有時候會遮住它的脈衝信號。

但關於這一新的蜘蛛星更確切的運轉機制仍然是個迷,需要後續更多的研​​究才能揭曉,但這並不是一項容易的工作。