科学家们说,中子星喷出的喷射物以相对论的速度行进

知新了了 2024-04-02 10:26:36

这些快速移动的物质爆发与黑洞发射的物质略有不同。

根据上周发表在《自然》杂志上的一项研究,大质量恒星的密集残骸会产生强大的气体和尘埃射流,它们能以每小时数亿英里的速度移动。

当一些大质量恒星死亡时,它们的残骸会坍缩成中子星。这些残余物是宇宙中除了黑洞之外密度最大的物体,就像它们更神秘的表亲一样,中子星有时会为喷流提供动力,将物质发射到太空中。中子星的喷流通常比黑洞的喷流更微弱,尤其是类星体的喷流,类星体是星系中心活跃的超大质量黑洞,这使得它们更难被观测到。

喷流是如何从这两个物体获得动力的,这是一个正在进行的研究课题。但根据这项新研究,中子星喷流的速度可以达到每秒70836英里(每秒114000公里),略高于光速的三分之一,光速为每秒186282英里,是自然界的极限速度。有趣的是,相对论效应,如时间膨胀和长度收缩,在速度超过光速的十分之一时开始发生。

科学家们之所以确定这一点,要归功于中子星双星的一个怪癖,中子星双星是中子星和伴星相互绕轨道运行的系统。澳大利亚科廷大学的天体物理学家、该研究的合著者詹姆斯·米勒·琼斯(James Miller Jones)在ICRAR的一份新闻稿中说,中子星“密度如此之大,以至于它们可以从附近的伴星表面带走物质”。“这种气体螺旋下降到中子星的表面,在那里它变得非常非常热和密集。一旦它积累足够多,核聚变反应就开始在表面发生。”

在遥远的恒星上发生的热核爆炸相当于在宇宙中踩上了加速器。爆炸启动喷射物,喷射到太空中。

为了找到中子星喷射的速度,研究小组使用澳大利亚望远镜紧凑阵列在射电和波长上观察了两颗中子星(4U 1728-34和4U 1636-536),并使用国际伽玛射线天体物理实验室在X射线波长上观察了两颗中子星。

喷流通常是稳定的流动,因此很难确定材料的速度。但是,当恒星的质量增加到足以在其表面发生爆炸时,它们就会发射出明亮的X射线。反过来,喷流爆发,使得测量它们的速度成为可能。

喷流的速度接近中子星的逃逸速度;也就是说,一些物质逃离恒星引力场所必需的速度。这项研究将为研究人员的喷流形成模型提供信息,研究小组的下一步可能会揭示喷流的速度如何随着中子星的大小和旋转速度而变化。确切地说,对于理解宇宙中一些最极端的物理现象来说,未来是光明的。

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