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研究人員首次在白矮星上觀察到 X 射線爆炸

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當像我們太陽這樣的恆星耗盡所有燃料時,它們會坍縮形成白矮星。 有時,這些死去的恆星會在過熱的爆炸中復活,形成一個 X 射線火球。 來自德國幾個研究所的一個研究小組第一次能夠觀察到這樣的 X 射線輻射爆炸。

“這在某種程度上是一個很好的巧合,”FAU 天文研究所的 Ole Koenig 解釋道。 “這些 X 射線爆發只持續幾個小時,幾乎無法預測,觀測儀器必須直接瞄準特定時間的爆發,”天體物理學家解釋說。

首次記錄到白矮星上的 X 射線爆炸

在這種情況下,這樣的儀器就是 eROSITA X 射線望遠鏡,它現在距離地球 1,5 萬公里,自 2019 年以來一直在監測天空中的軟 X 射線。 7 年 2020 月 8 日,他在該天空區域記錄到強烈的 X 射線發射,而這在四個小時前是完全看不見的。 四小時後,當 X 射線望遠鏡對天空中的同一地點進行調查時,輻射已經消失了。 因此,之前完全照亮探測器中心的 X 射線爆發應該持續不到 小時。

這種 X 射線爆發是 30 多年前通過理論研究預測的,但直到現在才被直接觀測到。 這些 X 射線火球出現在最初大小與太陽相當的恆星表面,但隨後在其核心深處耗盡了大部分氫燃料和氦燃料。 這些恆星的屍體坍塌,直到它們變成白矮星,大小與地球相似,但質量可能與我們的太陽相同。

“這些所謂的新恆星一直在形成,但在大多數 X 射線發射的第一時間很難檢測到它們,”蒂賓根大學的 Viktor Doroshenko 博士補充道。 “困難不僅在於閃光的持續時間短,而且還在於發射的 X 射線光譜非常柔和。 軟X射線能量不是很大,很容易被星際介質吸收,所以在這個範圍內我們看不到很遠,這限制了可觀測物體的數量。 望遠鏡通常設計為在較硬的 X 射線下工作,在這種情況下吸收不太重要,因此它們可能會錯過這樣的事件。”

因為這些燒毀的恆星主要由氧和碳組成,我們可以將它們比作漂浮在太空中的地球大小的巨型鑽石,但輻射仍然很弱,很難從地球上探測到。

也就是說,直到白矮星伴隨著一顆仍在燃燒的恆星,並且當白矮星的巨大引力將氫從伴星中拉出時。 “後來,這種氫可以在白矮星表面收集並形成一層只有幾米厚的層,”FAU 天體物理學家 Jorn Wilms 解釋說。 在這一層,巨大的引力產生了巨大的壓力,壓力如此之大,以至於導致恆星再次爆發。 由於連鎖反應,很快就會發生強烈的爆炸,在此期間氫層被吹走。 這種爆炸產生的 X 射線輻射於 7 年 2020 月 日擊中了 eROSITA 探測器,產生了過度曝光的圖像。

研究人員說:“使用模型計算,我們能夠在復雜的過程中進一步分析曝光過度的圖像,以了解白矮星爆炸的幕後情況。”

根據得到的結果,白矮星的質量大約等於太陽的質量,因此相對較大。 爆炸產生了一個溫度約為 327 K (54 C) 的火球,比太陽的溫度高約 60 倍。 由於這些新恆星很快耗盡燃料,它們迅速冷卻,X 射線發射變得更微弱,直到最終變成可見光,在 eROSITA 探測到半天后到達地球並被光學望遠鏡看到。 由於這些新恆星只有在 X 射線爆發後才能看到,因此很難預測這種爆發,在 X 射線探測器中找到它們在很大程度上是一個偶然的問題。

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