高能天文物理實驗室

實驗室基本資料

實驗室簡介

本所之高能天文實驗室之研究小組之主要研究方向在利用觀測 X 光雙星,以研究緻密天體 (包含中子星與黑洞)、吸積雙星與吸積盤動力學等天文物理現象。X 光雙星中的主星—中子星或黑洞—為大質量恆星演化之終點,是恆星生命週期演化十分重要的一環,對 X 光雙星系統的深入研究,可以讓我們對恆星演化末期的特性有更進一步的了解。在中子星研究方面,除了脈衝星外,探討以中子星為主星的 X 光雙星也是重要研究手段之一,天文學家可藉由 X 光雙星所展現出來的現象,如雙星軌道與吸積盤的運行,X光雙星中的波霎現象,X 光爆發與準週期振盪等,來研究中子星的性質與演化。在黑洞研究方面, 由於黑洞本身不發出可觀測的電磁幅射,必須觀察天文中之吸積現象引發出來的幅射才能瞭解黑洞的性質,而 X 光雙星是目前唯一可用來觀測恆星質量大小黑洞的天體。研究吸積盤運動與雙星之間之關係,可對緻密星體有更進一步認知,此外,X 光雙星擁有實驗室無法製造的環境,如極大重力場、極強磁場 (中子星,108–1013 G )與極高溫(> 106 K),可成為研究基本物理定律 (如廣義相對論等) 重要工具之一。目前研究方向大致為:X 光雙星中之毫秒脈衝星、X 光雙星中的超駝峰與軌道光變現象、X 光雙星的長週期光變、X 光爆發相關現象與準週期振盪等相關課題研究。

圖 1: 低質量X光雙星之藝術家想像圖 (鄭寶玲 繪)
圖 2: 吸積脈衝星 XTE J1807-294 之脈衝由於雙星軌道運動產生的脈衝延遲現象,由此現象可算出以雙星的軌道周期為 40.073601+/-0.000008 分鐘,而中子星之投影軌道半徑為 0.004823+/-0.000005 光秒,就是大約只有 1450 公里左右。下圖為減去其軌道脈衝延遲現象後殘餘數值,可用以檢驗上述分析結果是否正確。