J1808 脈衝星爆炸，20 秒內釋放出太陽運轉 10 天的能量
2019 年 11 月 12 日
脈衝星是中子星的一種，為大質量恆星經歷超新星爆炸後形成，會規律釋放脈衝訊號，周期精確度超越原子鐘。最近 NASA 放在國際太空站（ ISS ）尚的中子星內部成分探測器（ NICER ），檢測到它任務期間最亮的一道 X 射線源，這場爆炸來自距離數千光年外的脈衝星，它在 20 秒內釋放出等同於太陽釋放 10 天的能量。
該顆脈衝星名為 SAX J1808.4-3658 （簡稱 J1808 ），每秒旋轉 401 次，距離地球約 11,000 光年，和另一顆伴星棕矮星構成聯星系統。
奇怪的是， J1808 的訊號並不是那麼規律，最一開始爆發後亮度穩定維持約 1 秒，接著速度稍微變慢、但持續達到亮度峰值（約 2 秒）；之後亮度開始下滑，但在減弱過程中又曾短暫再次變亮約 20%，接下來 40 秒才完全變暗。
對脈衝星來說，這種爆炸模式不尋常，天文學家稱之為 I 型 X 射線爆炸，研究團隊對此現象提出一些解釋：起因於脈衝星周圍的吸積盤。
J1808 不斷從伴星棕矮星身上抽出氫氣，在脈衝星周遭構成物質吸積盤，原本這些氣體不容易向內部移動，但是每隔幾年，吸積盤就會變得足夠稠密且不穩定，以至於大量氣體被電離或剝奪電子，能量引發失控的加熱和電離過程並導致爆炸。
接著脈衝星的光掙扎著穿透密集氣體雲並獲得一些能量，同時這些氣體又繼續在反饋迴路中捕獲更多能量，最終氣體變得難以流動而開始向內部盤旋，最後落到脈衝星表面。
這些下落的氫氣像海流一樣圍繞著脈衝星，而氣體深處由於溫度和壓力高，氫開始融合成氦並沉澱成氦層，氦又融合成碳，最後氦核爆發並從脈衝星表面釋出火球，這就是中子星內部成分探測器看見的爆炸過程：
最一開始的亮度爆發是因氫層膨脹，接著停頓 1 秒是氫層正被爆炸能量衝破，接著亮度一路達到峰值，表明更大的氦層被吹散且很快就超越氫層，之後逐漸變暗，是因氦層沉降回脈衝星表面。
目前研究團隊唯一不解的地方，是脈衝星亮度在變暗過程中又短暫提高約 20%。
這項研究發現了不同物質層漸次膨脹、以及 2 種不同成分的愛丁頓極限（ Eddington limit ），將幫助天文學家更理解驅動脈衝星爆發的物理過程。 新論文發表在《天文物理期刊通訊》（ The Astrophysical Journal Letters ）。
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（首圖來源：NASA）
原文網址：https://technews.tw/2019/11/12/nicer-sax-j1808-4-3658-j1808-neutron-pulsar/
