中子星界的激速陀螺 每秒自轉716次

近期，天文學家發現宇宙正在劇烈變化，不斷有新的天體和奇景出現。丹麥天文學家發現了一顆離地球2萬6,000光年的中子星，以每秒700多次的驚人速度進行自轉，這是迄今為止觀察到旋轉速度最快的天體之一。

丹麥科技大學（Technical University of Denmark, DTU）的研究人員藉由美國太空總署（NASA）安裝在國際太空站（ISS）的中子星內部成分探測器（NICER）X射線望遠鏡，觀測到銀河系中心的人馬座X射線雙星系統「4U 1820-30」中，體積很小、質量極大且自轉極快的中子星。

這顆如同宇宙中「高速陀螺」的中子星，直徑僅有12公里，質量卻是太陽的1.4倍左右。它於2017年至2021年期間，被天文學家觀測到在「4U 1820-30」系統中出現了15次的熱核X射線爆發。天文學家發現，其中的一個爆發顯示出一種稱為「熱核爆發振盪」的特徵，其發生頻率為716赫茲（Hz）。

該雙星系統位於富含金屬的球狀星團「NGC 6624」中，距離地球大約26,000光年。科學家解釋，「4U 1820-30」系統中的中子星自身強大的引力，會吸收和累積周圍和伴星上的物質，當它表面累積了足夠的物質時，就會發生劇烈的熱核爆發，過程類似原子彈爆炸的樣子。

這些熱核爆發振盪頻率與中子星本身的旋轉頻率相匹配，這意味著來自「4U 1820-30」的中子星自轉速度是每秒716次（每分鐘42,960次），這也是人類目前觀察到旋轉速度最快的物體之一。目前觀測到其它旋轉速度普通的中子星，大約是每秒幾次到幾十次之內。

另外，與「4U 1820-30」的中子星自轉速度相近的中子星是「PSR J1748–2446」，它的自轉速度也是每秒716次（頻率716 Hz）。目前發現第二快的是「PSR J0952-0607」，它在銀河場中的頻率為707 Hz。

「4U 1820-30」的X射線雙星系統除了中子星，還有一顆伴星。這顆伴星是一顆與地球大小相同的白矮星（由電子簡併物質構成的恆星核殘骸），其質量與太陽相當。據了解它每11.4分鐘繞這顆高速自轉的中子星一次，使其成為已知軌道周期最短的雙星系統。

這個雙星系統是指兩顆恆星受引力束縛而組成的系統。它們圍繞著一個質心運行，但兩顆恆星不一定具有相同的質量、大小或亮度。因此在系統中較大的恆星被稱為主星，而較小的恆星被稱為次星或伴星。

天文學家解釋，中子星又稱為「死星」，原本是一顆大質量恆星因其耗盡燃料（氫或氦元素）無法再進行核融合反應，且核心逐漸累績重元素（鐵等金屬元素），最終因無法負荷核心的重量，使核心開始迅速坍縮，加速恆星的自轉速度。另外，它在塌縮過程產生的衝擊波，會傳到垂死恆星的外層引發爆炸和強烈風暴，形成「超新星」爆炸。

目前天文學家已經發現了幾千個這種超新星爆炸後的大質量恆星，是宇宙中可觀測到的最緻密的物體之一。

國際研究中心的成員、丹麥技術大學空間高級科學家加拉瓦‧賈薩瓦爾（Gaurava K. Jaisawal）博士對丹麥大學的新聞室說道，「當我們研究這個系統的熱核爆炸時，發現了顯著的震盪。這表明中子星以每秒716次的驚人速度繞其中心軸旋轉。」

「如果未來的觀測證實了這一點，那麼4U 1820-30雙星系統的中子星，將成為宇宙中迄今為止觀測到的旋轉速度最快的物體之一。目前只有另一顆名為PSR J1748-2446的中子星可以與之媲美。」他說。

該校太空科學家傑羅姆‧切內韋斯（Jerome Chenevez）副教授則解釋道，「中子星在爆發期間，其釋放出巨大的能量所產生的亮度是太陽的10萬倍。因此，透過詳細研究它們，讓我們對雙星系統現有的生命周期和宇宙中元素的形成，有了新的見解。」

研究成果於10月25日發表在《天文物理學》期刊上。