蟹狀星雲：標準燭光不再標準

49太歲

 

　　利用數架太空望遠鏡監測之後，天文學家發現：向來被當作標準燭光（standard candle）的蟹狀星雲（Crab Nebula，M1、NGC 1952或Taurus A金牛座A變星），可能沒有原來認為的那麼可靠。

　　蟹狀星雲是恆星演化到生命終點而超新星爆炸的殘骸，在西元1054年曾記錄到這場超新星爆炸事件。在龐大的星雲中心區，有個快速自轉的中子星，又稱為「波霎（pulsar）」。此外，其高能輻射通量（flux）約為 1.43 × 10-8 erg/s/cm2，無論在X射線波段還是伽瑪射線波段，它都是最亮且非常穩定的光源，其他高能輻射源的強度大概都比它暗10倍以上。這些特徵讓天文學家從1960年代開始就拿它當作其他X射線源和伽瑪射線源的儀器測量校正標準，甚至被當作X射線源和伽瑪射線源的輻射通量單位。

　　然而，科學家偶爾會觀測到蟹狀星雲在極高能的伽瑪射線波段出現為時極短的爆發現象，美國航太總署（NASA）馬歇爾太空飛行中心（Marshall Space Flight Center）Colleen Wilson-Hodge等人於是研究費米伽瑪射線爆發監測衛星（Fermi Gamma-Ray Burst Monitor，GBM）自2008年開始至2010年6月為止、將近2年的監測資料，首度發現蟹狀星雲的伽瑪射線通量可能並非這麼穩定，而是有些微變暗的趨勢。

 

　　除了費米GBM之外，為確認這個蟹狀星雲變暗現象，Wilson-Hodge等人蒐集過去2年中其他如歐洲太空總署（ESA）INTEGRAL伽瑪射線觀測衛星、NASA的Swift爆發警示衛星（Swift Burst Alert Telescope）、RXTE（Rossi X-Ray Timing Explorer）等太空望遠鏡的觀測料，但全都確認蟹狀星雲在變暗；在15-50keV能量波段（相當於波長0.008～0.002奈米之間的波段），輻射通量降低率約為7%，而50-100keV（相當於0.002～0.001奈米）波段的下降趨勢也相同。由於這些太空望遠鏡所處的軌道、所使用的儀器觀測波段等都有差異，因此確定並非儀器、衛星軌道高度或橢圓率等效應造成蟹狀星雲變暗；這讓這些天文學家大吃一驚，多年來大家視為標準燭光的蟹狀星雲，居然不如原本認為的這樣穩定！

　　此外，所有觀測資料都顯示：這個輻射通量減少的趨勢來自星雲本身，而非星雲內的波霎（pulsar，中子星），因為波霎本身的輻射通量並沒任何改變。Wilson-Hodge等人認為：一個可能的原因是星雲裡的電子加速機制或星雲的磁場改變所造成的。天文學家也不確定這樣的變暗現象是否會持續下去，還是未來星雲本身的高能輻射會再度上升、回復到原來的水準。但不論如何，都讓這些天文學家明白：科學家們對蟹狀星雲的本質還有得探索的，而且這個狀況必將使整個高能天文學界掀起一陣波瀾。

　　沒了蟹狀星雲這個標準燭光之後，X射線和伽瑪射線天文學領域的學者必須重新思考大部分的高能觀測要如何執行。部分太空望遠鏡，包括INTEGRAL，都慣於定期指向蟹狀星雲以執行儀器校正工作。天文學家表示：目前可能還是會繼續利用蟹狀星雲當作一個校正器，可是也得持續監測並小心分析這個天體的變化狀況，再將這個變化狀況適時地從其他天體的分析中扣除。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-24 15:12 編輯 》