钱德拉捕获蜘蛛脉冲星摧毁附近的恒星

一群被称为“蜘蛛脉冲星”的死亡恒星正在消灭它们范围内的伴星。来自美国宇航局钱德拉X射线天文台球状星团半人马座欧米茄的数据正在帮助天文学家了解这些蜘蛛脉冲星如何捕食它们的恒星同伴。

脉冲星是大质量恒星塌陷形成中子星后留下的旋转致密核心。快速旋转的中子星可以产生辐射束。就像旋转的灯塔光束一样，辐射可以作为强大的脉冲辐射源或脉冲星来观察。有些脉冲星每秒旋转数十至数百次，这些被称为毫秒脉冲星。

蜘蛛脉冲星是一类特殊的毫秒脉冲星，因其对周围轨道上的小伴星造成的伤害而得名。通过从蜘蛛脉冲星中喷出的高能粒子风，脉冲星伴星的外层被有条不紊地剥离。

天文学家最近使用Parkes和MeerKAT射电望远镜在距离地球约17,700光年的半人马座欧米茄中发现了18毫秒脉冲星。加拿大阿尔伯塔大学的两位天文学家随后查看了半人马座欧米茄的钱德拉数据，看看是否有任何毫秒脉冲星发出X射线。

他们发现了发射X射线的11毫秒脉冲星，其中5颗是蜘蛛脉冲星，集中在半人马座欧米茄中心附近。研究人员接下来将半人马座欧米茄的数据与钱德拉对其他12个球状星团中26颗蜘蛛脉冲星的观测结果结合起来。

根据被摧毁恒星的大小，蜘蛛脉冲星分为两种。“红背”蜘蛛脉冲星是一种具有破坏性的伴星，其重量为太阳质量的十分之一到一半。与此同时，“黑寡妇”蜘蛛脉冲星正在损害质量不到太阳5%的伴星。

研究小组发现两类蜘蛛脉冲星之间存在明显差异，红背脉冲星在X射线中比黑寡妇脉冲星更亮，证实了之前的工作。该团队首次展示了蜘蛛脉冲星的X射线亮度和伴星质量之间的一般相关性，产生更多X射线的脉冲星与质量更大的伴星配对。这提供了明确的证据，证明蜘蛛脉冲星伴星的质量会影响恒星接收到的X射线剂量。

钱德拉探测到的X射线主要被认为是当从脉冲星流走的粒子风与从伴星吹走的物质风碰撞时产生的，并产生类似于超音速飞机产生的冲击波。

蜘蛛脉冲星与其伴星之间的距离通常仅为地球与月球之间距离的1到14倍。从宇宙角度来看，这种近距离导致脉冲星发出的高能粒子对其伴星造成特别大的破坏。

这一发现与科学家开发的理论模型一致。由于质量越大的恒星会产生更密集的粒子风，因此当它们的风与脉冲星的粒子碰撞时，会产生更强的冲击，从而产生更明亮的X射线。伴星与其脉冲星的距离很近，这意味着X射线以及脉冲星的风会对恒星造成严重损害。

钱德拉敏锐的X射线视觉对于研究球状星团中的毫秒脉冲星至关重要，因为它们通常在天空的一小部分中包含大量X射线源，使得很难区分不同的源。半人马座欧米茄中的几颗毫秒脉冲星在几弧秒之外还有其他不相关的X射线源。(一弧秒是在2.5英里的距离处看到的一便士的外观尺寸。)

描述这些结果的论文将发表在《皇家天文学会月刊》12月号上，并且已接受论文的预印本可在arXiv预印本服务器上获取。