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【轉貼】史上最強烈的星震∼附圖
amy
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【轉貼】史上最強烈的星震∼附圖
轉載自臺北天文館網站

史上最強烈的星震,可提供中子星內部結構的線索

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  一組義大利天文物理學家GianLuca Israel等人,利用美國航太總署(NASA)的Rossi X射線計時測量衛星(Rossi X-ray Timing Explorer),於2004年12月7日偵測到位在銀河另一側的中子星SGR 1806-20發生了一個有史以來,宇宙中強烈的gamma-ray(伽瑪射線)閃焰(flare)爆發事件。這個強烈的爆發現象,將有助於天文學家探測中子星這種神秘天體的內部結構。相關論文發表在7/20出版的天文物理期刊快訊(Astrophysical Journal Letters)中。

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  這些天文物理學家表示:由於閃焰爆發時,在中子星表面引起強烈的震動,使得中子星表面向太空發射的X射線強度有快速的變動,像是脈搏的脈動一樣,在中子星每7秒鐘自轉一圈的時間內,使中子星表面呈現規律的震動,謂之「星震(starquake)」。與地球物理學家利用地震波研究地球內部結構的原理一樣,天文學家也會利用恆星表面的震動頻率來瞭解星體的內部結構,對我們的太陽亦復如此(稱為「日震學」)。

  由星震震動的頻率,天文學家可推測中子星內部,究竟是單純地像一大陀中子聚在一起,還是像絕大部分天文學家相信地:在中子星的核心含有什麼樣如夸克等奇特的粒子?而中子星的地殼,究竟是如何「浮」在中子星的超流體核心(superfluid core)上方?而這次的星震之所以重要,就在於它的震動強度足以讓天文學家分析並檢測理論的正確性。

  SGR 1806-20於2004年12月27日發生強烈爆發,它所發出的X射線幾乎橫越半個銀河系而抵達地球,是天文觀測史上曾觀測到太陽系外最強烈的爆發現象;其X射線強度在瞬間讓地球軌道上的所有X射線觀測衛星都為之「眼盲」,地面上的電波望遠鏡也都記錄到這次的爆發事件。天文物理學家們認為:這些伽瑪射線和X射線爆發,應是來自中子星周圍高度扭曲的磁場突然斷裂、回復穩定狀態的過程中而釋放出強大的能量所致。

  Israel等人從Rossi資料分析結果發現:巨大閃焰爆發僅持續了1/10秒不到,可是整個爆發的能量相當於15萬年的太陽總輻射量;爆發後約3分鐘左右,Israel等人便發現在中子星表面產生一種特別的震動模式,震波以每秒94.5次的高頻在中子星上震動,接近鋼琴的第22音階;星震震動時間持續了將近10分鐘左右。

  根據現行恆星演化理論,當大質量恆星演化至生命末期,核心在無核融合的原料可供使用時,向外的壓力無法支撐向內的強大重力,恆星的內部便發生重力塌縮,而塌縮反彈的震波則向外傳播,使得星體外層被瞬間炸開,是謂超新星爆炸。而向內塌縮的力量也相當強,使得原子核外圍帶負電的電子被擠入原子核內,與帶正電的質子結合而形成中子。因此中子星的密度非常高,但直徑僅有20∼30公里左右,約臺北市大小。如果把我們的太陽瞬間壓入一個直徑16公里的球體內,那麼太陽也會變成一顆中子星,屆時在太陽表面僅一湯匙的物質,就會重達數十億噸(不過太陽的結局只會變成一顆白矮星,離中子星的程度還很遠...)。

  我們銀河系中的約有數百萬顆中子星,這些中子星的表面磁場強度約為地球的數兆倍;可是,天文學家居然還發現約10顆左右的中子星,其表面磁場強度高達一般中子星的1000倍以上,他們稱這種中子星為「磁星(magnetar)」。任一顆磁星如果位在月球的位置上,其磁場強度將足以讓地球上所有的信用卡都被消磁而無法使用。正因其磁場強度如此之強,因此這些中子星的地殼有時會被磁場給弄皺,並在釋放伽瑪射線與X射線的同時,讓中子星表面發生震動;其中伽瑪射線的輻射量遠超過X射線。到目前為止,天文學家已經發現4顆磁星有發生這樣的現象,且這些都會重複發生短暫的伽瑪射線爆發,因此特別將這4顆磁星稱為「軟伽瑪射線重複爆發源(soft gamma repeaters,SGRS)」。SGR 1806-20便是其中之一。

資料來源:http://ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/science/mcgamma.asp, 2005.07.12
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2008/8/25 上午 08:09:46
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2011/1/30 上午 09:57:56
夏日的微風
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2016/12/3 上午 03:04:33

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