基本介紹
- 中文名：X射線脈衝星
- 外文名：X ray pulsar
- 位置：銀河系
- 類型：X射線源天體
- 變化規律：周期性
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產生背景
由衛星發現的X射線源有一半以上是在銀河系內，其餘的則是活動星系的核心或星系團中的高溫氣體。銀河系內的X射線源大部分都與不同形式的坍縮恆星有關：膨脹到星際空間的超新星遺蹟，白矮星，更重要的是包含中子星的雙星系統。
探測
1971年初，烏呼魯探測到半人馬座X──3。這是一個變化的X射線源，平均光度比太陽在所有波段的輻射還要強1萬倍。此外，半人馬座X──3的輻射還有周期為484秒的規則脈衝，這樣短的周期表明，它像射電脈衝星一樣是一顆快速轉動的中子星。但是，它又與射電脈衝星不同，其輻射每隔2087天會停止將近12小時，這意味著這個源是一個掩食雙星系統的成員，每當它轉到那顆大的伴星背後，輻射就被遮擋。一個嶄新而富有成果的天文學分支由此開始，這就是雙星X射線源的研究。
武仙座
半人馬座X－3之後，又有許多別的X射線脈衝星接理而至，其中最有趣的一個是武仙座X—l，它的脈衝周期是1．24秒，它的雙星性則已由幾種相互獨立的方法證實。首要地，X射線輻射每1．7天被遮擋6小時，此外，對X射線輻射到達時間的極為精確的測量表明，在1.24秒這個平均周期值附近還有著規則的振盪。
脈衝周期值的移動是由X射線源繞伴星的軌道運動造成的，由此推算的軌道周期與掩食周期精確相符。為進一步證實，又作了非常精細的光學測量，果然在可見光波段找到了伴星，它也是每1．7天被掩食1次。武仙座X －l就成了一顆被反過來發現的光譜雙星，因為是先由X射線輻射發現緻密子星，然後再找到“正常”的光學子星。
雙星源
雙星源X射線輻射的機制是什麼呢？一個重要的線索來自所有這類雙星都有很短的軌道周期這一事實。這就是說兩顆子星之間的距離非常小，於是中子星就能夠用一種“引力吸塵器”來捕獲伴星的物質。道理如下：由單個恆星周圍那些引力場相等值的點組成的面，即所謂等勢面，都是以恆星為中心的球面。雙星系統的等勢面就要複雜得多，其中有一個是兩顆子星的引力相抵消的面，它的形狀像阿拉伯數字8，每個圈都包圍著一顆星。它被稱為洛希瓣，因為法國蒙特佩列大學的數學家挨多瓦·洛希（Edouard Roche）於1850年首先研究了這個問題。
中子星這樣的緻密星可以被簡單地看作洛希瓣里的點源，而非坍縮恆星就可以占領它的瓣的大部分，甚至像紅巨星那樣的情況還會超出它的孤X射線脈衝星如半人馬座X──3和武仙座X－1，可以被解釋為這樣的雙星系統，其中一個子星是中子星，另一個是充滿了自己洛希瓣的巨星。後者很容易丟失物質，主要是在兩個瓣相連線的點上丟失。氣體物質從一個瓣進入另一個後，就處在中於星的控制之下。對於半人馬座X──3可以估算出，每年有相當於一個月亮的物質被從巨星轉移到緻密星上。
原理
像射電脈衝星一樣，X射線脈衝星的中子星也在快速自轉，並有很強的磁場，磁軸相對於自轉軸有偏斜。來自伴星的氣體並不會直接落向中子星，而是被離心力拖曳而作緩慢的“螺旋線”運動，於是氣體就會形成一個薄薄的吸積盤。
在磁場能量開始超過氣體轉動能的地方，吸積盤被破壞，盤中物質被提出來，沿磁力線落向中子星的磁極。X射線是由氣體對中子星的固體外殼的撞擊而產生的。聯想到水力發電的原理，就容易理解引力場如何能把自己的能量轉變成輻射。水從足夠高處落下時會把勢能轉變成動能，於是以很高的速度撞擊渦輪機葉片，把自己的動能轉變成轉動機械能，機械能又通過磁感應最後轉變成電能和輻射。
整個過程的原動力是地球的引力場，類似的過程也在中子星的表面發生。當然，引力場越強，下落一段給定距離時引力能轉變為輻射的效率就越高。一隻10克的球由高處落到地面，只釋放很少一點熱和紅外輻射。如果它是落到白矮星表面，則釋放的引力能將會大得多，它將發出可見光和紫外輻射。
中子星表面的引力更強，自由下落速度達到10萬公里/秒，10克氣體撞擊中子星表面時以X射線輻射形式釋放的能量相當於扔在廣島的核子彈。在X射線脈衝星內，每秒鐘有1 億噸氣體落到中子星的磁極上，磁極區的直徑約為1公里，被加熱到1億度的高溫，發射的X射線光度比太陽在所有波段的總光度大1萬倍。脈衝現象當然也和射電脈衝一樣是由於中子星自轉對輻射束的調製。
