中子星的例子1-HKUSTPhysics.PPT

HKUST Astronomy Club 香港科技大學天文學會講座 2003年10月28日 從雙星談到奇異星體 香港科技大學物理系 王國彝教授 1.大犬座天狼星及其他例子 雙星 太陽是一顆單獨存在的恆星; 但雙星系統在宇宙中十分普遍，近一半以上的恆星都是有伴星相隨的 木星 雙子座北河二 1803年，赫紹耳(William Herschel)發現的第一個雙星系統 北河二雙星的軌跡 雙雙星系統? 距離不遠 天鵝座 天鵝座61 一月一日下午九時從香港向東南偏東觀看的天狼星(黑色)，天狼星是大犬座的主星，位於大犬座的頸部。 Sirius (天狼星):著名的目視雙星 在Ball場中 關燈之後 翩翩舞姿 當雙星在軌跡運行時，它們的質心保持不變。 質心位於兩星連成的直綫上。 它們的距離與質量成反比 緊握臂彎 他們的旋轉動作是靠他們互相緊握的力來維繫的。 這力是向心力，沒有這作用力維持，他們就會各散東西了。 把雙星拉在一起的力是萬有引力，是由星體的質量決定的。 力 ─ 和質量 ─ 有多大? 2.英仙座大陵五(食雙星) 大陵五(Algol) 食雙星 如果雙星軌道平面與視綫平行，星光就可被伴星阻擋，形成食雙星。 如果雙星太接近，會被誤認為單一星體。 當星食發生時，亮度減弱。 當星食結束時，亮度恢復。 有大有小 大低點：當温度較低的星體在前方，阻擋的光較多，亮度減弱較深。 小低點：當温度較高的星體在前方，阻擋的光較少，亮度減弱較淺。 更多資料 觀測星體的多卜勒效應，可以找出它們的速率。 觀測小星橫越大星的時間，可量大星直徑。 觀測星食初現(或減退)的時間，可量小星直徑。 偏食 如果雙星軌跡與視綫成小角度，星食就不完全，形成偏食。 雙星: 示範 欣賞食雙星的動畫示範： http://www.phys.ust.hk/genphys/press/press-hkust.htm (香港物理學會中六學生專題研究獲獎作品) 3. PSR1913+16 (脈沖雙星) 甚麼是中子星? 恆星如同人一樣也有生與死；恆星由生到死這個過程被稱為「恆星演化」。  中子星就是「恆星演化」其中一個結果。 中子星如何形成? [1] 當一顆質量相當於4至8倍太陽質量的恆星到達「恆星演化」的最後階段時，通常會以「超新星爆炸」來結束它的一生。 超新星爆炸 一百億光年外的超新星爆炸(已知最遠)。 中子星如何形成? [2] 超新星爆炸後，恆星的核心便會變成中子星。 中子星的質量高於1.4倍太陽質量， 但低於3倍太陽質量。 中子星有何特別? [1] 在中子星內重力非常大，大得可以令質子和電子融合成中子。 中子星有何特別? [2] 由於中子星已是「恆星演化」的盡頭，所以不會像太陽般發光。 中子星的體積很小，直徑不超過 30 公里，不過質量卻超過太陽! 中子星有何特別? [4] 由於中子星體積小、質量大，它的密度也大得驚人。 一立方公分的中子星物質，竟重達10億多噸！ 綠豆般大小的東西要1萬艘萬噸輪船才承受得起 中子星的例子 [1] 一顆距離地球最近的中子星，位於南冕座。 這顆中子星的密度是鋼鐵的一百億兆倍! 中子星的例子 [2] 蟹 狀 星 雲 中 的 中 子 星。 中間兩顆亮星中靠左的那一顆就是中子星，直徑約為10公里，質量約與太陽相當。 甚麼是脈衝星? [1] 脈衝星其實就是高速旋轉的中子星。 由於中子星的體積細小，兩極的磁場被強烈的擠壓，形成了兩極強大的輻射和噴流現象。 脈衝星是如何被發現? [1] 1967年，英國劍橋大學的研究生約塞琳?貝爾 (Jocelyn Bell) 從外太空接收到一連串有規律的電波脈衝，從而發現脈衝星。 脈衝星是如何被發現? [2] 他們起初不知道是脈衝星的訊號，還以為是外星人的訊息，並給了脈衝星一個有趣的名字─「小綠人」( Little Green Men )。 脈衝星有何特別? [1] 脈衝星放射脈衝的周期極為穩定，足以與世界上最好的原子鐘相媲美。 至今已發現350多個脈衝星，脈衝訊號的週期多在0.0016-4秒之間。 脈衝星有何特別? [2] 不同的脈衝星會放射出不同的電磁波，例如無線電波、紅外線、x光等。 脈衝星有何特別? [3] 低頻脈衝 PSR0329+14: 周期為0.715秒 中頻脈衝 PSR0833-45: 位於船帆座超新星殘骸, 周期為89.3毫秒 高頻脈衝 PSR1937+21: 已知最高頻脈衝的脈衝星, 周期為1.56毫秒, 或頻率為640赫 燈塔效應(lighthouse effect) [1] 由於脈衝星只向兩極的方向放射電磁波，所以只有在被它放射的電磁波的範圍掃過的地方才可以探測到脈衝星的訊號。 這使到脈衝星就像宇宙之中的