2007年1月4日
史上最強烈的星震，可提供中子星內部結構的線索
 
藝術家筆下想像的爆發事件景象。點選此處可看動畫模擬。 Credit: NASA
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。
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
posted by Biochemie on 6:23 下午
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