03.05 距離地球最近的中子星是哪個?

誰不是凡人1個


說起中子星,我們都會聯想到超新星爆發,因為中子星正是超新星爆發中產生的,是原始質量在太陽的8到30倍之間的恆星內部核聚變燃燒到鐵元素的一瞬間出現的,天文學史上最知名的超新星爆發可能要算蟹狀星雲的前身恆星的爆發了,它就是我國宋朝人於公元1054年目睹的天關客星,另外還有爆發於公元1572年的第谷超新星(仙后座b),爆發於公元1785年左右的仙后座a也是一顆超新星,時間距離最近的是1987a,爆發於公元1987年。



這些超新星爆發的時候雖然都看上去很亮,但是它們距離地球其實十分遙遠,產生蟹狀星雲的天關客星距離我們大約為6500光年,第谷超新星仙后座b距離我們約1.6萬光年,仙后座a距離我們1.1萬光年,而1987a則距離我們16萬光年,因為它並不在銀河系中,而是位於大麥哲倫星系中。


那麼距離我們最近的中子星是哪一呢?天文學家們在1992年的時候發現在南冕座方向400光年的距離上也有一顆中子星,其編號為RX J1856.5-3754,這個中子星很可能爆發於100萬年前,關於它的身世和狀態目前還有很多謎團,目前這顆中子星正在以每小時30多萬公里的速度在銀河系中飛奔,天文學家們推測它原先的位置很可能在天蠍座方向的一個年輕恆星群中,由於未知原因被甩出恆星群。在和另一個恆星大質量恆星蛇夫座ξ相互繞行的過程中,發生了超新星爆發,後來兩者分開,這顆中子星便跑到了南冕座方向的位置。


RX J1856.5-3754不單是距離最近的中子星,也是已知的個頭最小的中子星,它的直徑據估計大約在10千米左右,非常接近理論估計中子星的直徑下限,所以有不少天文學家甚至懷疑它是不是理論中存在的夸克星,而通過它表面發出的x射線來看,它的溫度應該在40到60萬攝氏度之間,通常中子星的表面溫度是可以達到1000萬攝氏度的,而且由於個頭太小,其視星等只有26等,需要大型天文望遠鏡才能看到它的蹤跡。

不過,雖然目前看這顆距離最近的中子星非常困難,然而由於它距離太陽系非常近,其100萬年前發生超新星爆發的時候距離我們最遠也不足500光年,這樣的距離上的超新星在地球上看來將會是極其明亮的,甚至可以與滿月爭輝,遠超金星和木星的亮度,比上面提到的一些超新星也亮得多,所以在人類出現的200萬年中,RX J1856.5-3754很可能是人類目睹過的最亮的星星了。



人類的方向


迄今為止,RX J1856.5-3754是距離地球最近的中子星,它位於南冕座方向,距離地球大約400光年。這顆中子星最初發現於1992年,直到4年後的進一步觀測得到確認。最初的測量結果表明,它距離地球可能只有150至200光年,但後來利用錢德拉X射線天文臺的觀測數據表明,它距離地球應該有120秒差距(即400光年),仍然是已知最近的中子星。

這顆中子星相對比較年輕,它是100萬年前一顆大質量恆星發生超新星爆發之後的核心殘骸。據估計,RX J1856.5-3754的質量略小於太陽,約為太陽的90%。結合哈勃太空望遠鏡的觀測數據表明,這顆中子星的表面溫度高達70萬攝氏度,但它的尺寸很小,直徑最小估計只有4公里,最大估計只有8公里。

一般而言,典型中子星的直徑在20至40公里之間,所以作為中子星的RX J1856.5-3754的直徑明顯偏小,不符合有關中子星的模型預言。對此,有些天文學家推測,RX J1856.5-3754有可能不是中子星,而是理論上存在的夸克星,這種天體要比中子星更為緻密,尺寸更小。

中子星是大質量恆星的核心坍縮的結果,原子核外的電子被巨大的重力壓縮到原子核中,結果與質子合併為中子,這就是中子星。而每個中子本身又是由更小的夸克組成,理論上,如果星體的質量足夠大,就會導致中子被重力壓碎成夸克,結果形成更為緻密、尺寸更小的夸克星。

然而,後來更進一步的觀測結果顯示,RX J1856.5-3754的直徑應該達到了14至17公里,所以它應該是一顆中子星,而不是理論預言中的夸克星。它的表面溫度也沒有最初預計的更高,而是大約為43萬度。


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