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X射线双星

X射线双星是一类发出明亮X射线辐射的双星,双星系统中有一颗为致来自密星,通常为中子星360百科或黑洞。它们的典型光度在1036-1038尔格/秒之间,比太阳全波段的光度高3到5个数量级。X射线双星在靠近银心和银盘的方向分布比较集中,在球状星团中也有分布。

  • 中文名称 X射线双星
  • 光度 1036-1038尔格/秒

简介

  发射X射线的子星的性质﹐可以通过X来自射线的脉动周期和估计质量来推测﹐大多数学者都认为 X射线子星是中子星或黑洞一360百科类的致密星。根据卫星的观测结果和一系列的证认工作﹐已经确认为双星的 X射线源有﹕小麦哲伦云X-1﹑天鹅座X-温到鲜鲜矿火划1﹑半人马座X-3﹑4U0900-40﹑4U1700-37﹑武仙座X-1﹑天蝎座X-1﹑天鹅座X-3和标行制队县学解材长息乙圆规座X-1等。其中最引人注目的是武仙座X-1和天鹅座X-1

发现

  196国七眼两岩0年代,人们利用火箭和气球确定了大约30个X射线源。1964年萨佩特和泽尔多维奇等人提出银河须备齐硫于劳讲组氧划系X射线源是双星系统中的中子星或者黑洞的吸积过程饭照后住喜章产生的。最早证认的X射线双星是半人马座X-货故它限粮3和武仙座X-1。20世纪70年代,乌呼鲁卫星观测到头直项古星架兴了它们具有X射线脉冲,周期分别为4.84秒和1.24秒,并且经历数天的周期性变化。X射线脉冲星发现后,提出了密近双星的模型解释这种现象,脉冲的周期性变化是由于双星相互掩食而产生的。这种说法已经得到广泛承认。

  截至2006年,人们已经在银河系内发现了超过300个X射线双星。钱德计沉损空度弱正包属拉X射线天文台还在河外星系中发现了X射线双星。

X射线双星的分类

  根据伴样胡星的质量,X射线双星大体上可以分为高质量烈接径村房阻音X射线双星和低质量X射线双星两类。

低质量X射线双星

  低质量X射线双星的主星是一颗致密星(中子星或黑洞),伴星的质量较低,通常小于1倍太阳质量,轨道周期从数分钟到数百天不等。其X射线辐射是由于伴星充满了洛希瓣,部分物质被主星所吸积所致,这叫做"洛希瓣情散标总烧牛轻盛溢"。它们的X射线谱较软,来自少数有表现为X射线脉冲,多数有360百科X射线暴和准周期震荡现象,并且很少发生交食。低质量X射线双星的大部分辐射以X射线的形式释放出来,因此在天空中属于较明亮的X射线源,但在可见光波段很暗淡,视星等换及南帝从相八力房满大约在15到20等。这类双星截至2006年已经在银河系中发现了大约100颗,其中有13颗位于球状星团中。它们沿银河系核球低止美读的方向和球状星团中分布比较集待庆青工了游径中,而在银盘上则很弥散,属于年龄10年的年老星族。

  一颗典型的低质量X射线双星是4U1626-67,其主星为1.4倍太阳质量的X射线脉冲星,伴星为0.1倍太阳质量的矮星,在半径不到太阳半径的轨道上环绕主星运转,轨道周期为42分钟。武仙座X-解是础站1也是一颗典型的低质量X射线双星。

高质量X射线双星

  高质量X射线双星的伴星是一颗致密星,主星为大质量恒星(多数高于10倍太阳质量),光谱型多为O、B型,通常为有明显氢发射线的B型星或超巨星。这类双星的X射线辐射是由于主星吹出的星风被伴星所俘获操把积专,并下落到伴星表面而发出的。高度板起需少低站质量X射线双星在可见旧送助束班翻投光波段的光度通常大于X射线光度,光学光度主要是由主星贡献的,而X射线辐射则主要由伴星(致密星)所贡献。其X射线谱的特点是较硬,时变特性变现为正常的X射线脉冲,多数出现交食,没有X射线暴。它们的空间分布沿银盘方向比较集中,属于年龄小于10年的年轻星族。

  半人马座X-3是一颗典型的高质确期标秋互备花米长客量X射线双星,它是在196叶图联片达良音7年发现的,1971里卡尔多·贾科尼等人利用乌呼鲁卫星的观测资究士拿员料发现它具有规则的脉冲。半人马座X-3的主星是一颗20倍太阳质量的巨星,伴星是一颗X射线脉冲星,周期为4.84九叫喜封秒,环绕主星的轨道周期为2.1天。天鹅座X-1也是一颗高质量X射线双星,它的伴星通常认为是一个黑洞。

  高质量X射线双星又可分为两类:超巨星/X射线双星和片另试希鲜普剧化铍星/X射线双星。超巨星/X射线双星的显著特点是具有球对称的星风,而铍星/X射叶市担地离苗议固丰再见线双星的星风呈盘状,而且觉希新阿历先做着影会呈现周期性的爆发,通常为暂现源。研究表明,铍星/X射线双星在大、小麦哲伦云中占星系总质量的比例远远高于银河系,推测可能与金属量有关。

其它

  除此之外还发现了介于二者之间的X射线双星,怀疑应分为中等质量X射线双星。截至2006年,此类X射线双星只发现了1颗。激变变星发射X射线的中心天体是白矮星,通常也视为X射线双星。

  截至2006年,已测定40余个X射线双星的脉冲和轨道周期,发现其周期是由无数个加快、减慢的过程叠加起来的,但从长期来看,总的趋势是自转加快的。铍星/X射线双星的脉冲/轨道周期具有显著的相关性。此外,X射线双星还具有无规则行走的性质。

武仙座X-1

  武仙座X-1发射的X射线﹐具有1.24秒的非常规则的脉冲周期。这种规则的脉冲不可能来自等离子体的电磁振汤﹐或流体力学振汤等不稳定机制﹔而且这种非常短的周期也不可能来自白矮星的振汤或转动。通常认为武仙座X-1是一颗中子星﹐它的X射线稳定周期脉冲是它的自转周期造成的。研究武仙座 X-1可以获得很多关于中子星的知识。例如﹐根据它的X射线发射线﹐我们已经确定中子星表面的磁场量级为10~10高斯。

天鹅座X-1

  天鹅座X-1没有蚀周期﹐也没有规则的脉冲结构﹐但是﹐它有不规则的时标更短的脉动涨落。脉动时标在几毫秒至10秒的范围内﹐呈短噪声特徵。根据光谱型估计光学恒星的质量﹐可以推得天鹅座X-1的质量应大于5.5个太阳质量﹐这已经超出稳定中子星的最大临界质量(约 2个太阳质量)。因此﹐认为天鹅座 X-1可能是黑洞。

产生原因

  在X射线双星系统中﹐通常认为X射线是由光学恒星快速流出的物质被吸积到致密 X射线子星上而引起的。致密星表面引力场很强﹐落向致密星的物质可以获得很大的能量。这部分能量就可以转变为 X射线波段的辐射能量。

提供物质的方式

  光学恒星(主星)提供物质的方式大致有三种﹕若主星是一个充满(见临界等位面)的或超巨星﹐则物质可以通过第一拉格朗日点(见平面圆型限制性三体问题)流到致密星上﹔若主星的体积比洛希瓣小得多﹐则物质的输运可依靠星风驱动。当星风由主星向外吹时﹐一部分被致密星捕获﹐最后流到致密星表面上﹔若主星上存在一些向外喷射物质的活动斑点﹐那么当它喷射的物质流扫过致密星时﹐就可被致密星所吸积。这种输运方式不要求主星充满洛希瓣﹐也不要求它相对致密星有较大的质量比。主星提供物质的方式不同﹐对于吸积过程有一定影响。但是﹐由于吸积物质的能量释放都是在致密星附近进行的﹐所以X射线发射的主要特徵与主星提供物质的方式关系并不太大﹐可以作为一个孤立的致密星的吸积问题来讨论。在致密星附近﹐稳定吸积运动与致密星的磁场和下落物质的特性有关。吸积物质在具有较大角动量的情况下就形成一个吸积盘。吸积盘内的物质沿螺旋轨道向内运动﹐逐步旋至致密星表面。这时吸积物质由于本身的作用﹐会释放出引力能﹐引力能变成X射线从吸积盘表面辐射出来。释放的总能量和辐射能谱同物质从外边界上流到盘内的吸积率有关。具有强磁场的致密星(如中子星)附近的吸积运动要受到磁场的控制。如果致密星自转不很迅速﹐则吸积可以稳定进行。这时﹐下落的物质将沿著吸积漏斗内的磁力线落到磁极区﹐并获得0.2~0.3m ec (m e为电子静止质量﹔c 为光速)的动能。它与致密星表面相撞﹐形成热斑﹐使很大一部分能量转变为X射线辐射。这时﹐如果致密星的转轴与磁轴并不重合﹐那么由它表面发射的X射线﹐可以具有规则的脉冲周期﹐武仙座X-1就属于这种情况。

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