造父变星中的X射线

造父变星是一种典型脉动变星,它们的亮度随恒星半径周期性变化,造父变星发出的辐射波长也随着恒星的脉动而变化。最近有研究团队对造父变星辐射X射线的模式进行了分析。

造父变星在宇宙中占有非常重要的地位,这要归功于美国天文学家Henrietta Swan Leavitt一百多年前发现的周光关系——造父变星亮度变化的周期与它的光度相关。如果我们测量了一个造父变星的周期,便能推得其发光功率,再加上我们所见的视亮度,可以用来确定造父变星的距离。100年前著名天文学家哈勃便是利用造父变星确认了仙女座大星系的距离,证明它是远在银河系之外的另一个星系。造父变星对于测量宇宙中的遥远距离至关重要,被称作"标准烛光"。

造父一和附近恒星的X射线图片。从这两张照片可以明显看出造父一的变化。
造父一和附近恒星的X射线图片。从这两张照片可以明显看出造父一的变化。

当造父变星亮度最小时,短波辐射(例如紫外线及X射线)还是很强。而最近几年的观察表明,造父变星亮度最大时,X射线功率还会有预期外的增加。

造父变星大气层中的冲击波可能是这种预期外的X射线出现的原因。随着恒星半径的脉动,内部各层会相互碰撞,将冲击波向外传递到恒星的大气层,加热大气层中的电浆,激发X射线。为了探究冲击波引起X射线的可能性,由哈佛大学史密松中心Sofia-Paraskevi Moschou所领导的团队以电脑模拟造父变星的行为,并分析这些模拟恒星输出的光谱数据。

他们模拟了典型的造父变星"造父一",它的质量是太阳的五倍,除了脉动和冲击波外,还考虑恒星风和磁场导致的质量损失,密度和温度可能发生的变化。

研究结果表明,当恒星半径最大时大气层中的冲击波足以产生X射线,不过半径最小时的X射线成因则是来自其它较稳定的过程。

"造父一"是一种短周期的造父变星,长周期造父变星的机制可能是不同的挑战。未来只有待天文学家更多的研究及观测。

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