美國哈佛史密松恩天文物理中心（Harvard-Smithonian Center for Astrophysics
，CfA）Slavko Bogdanov等人，利用錢卓X射線望遠鏡（Chandra X-ray Observato
-ry），結合光學望遠鏡觀測結果，首度從47 Tuc W系統中，證實毫秒波霎的確源自
X射線雙星。
位在杜鵑座（Tucana，Tuc）中的47 Tuc W星是顆相當特別的天體，因為它位在一個
離地球約16000光年的雙星系統中，另一顆子星為一般正常的恆星，而47 Tuc W星則
為自轉一週僅需2.35毫秒的毫秒波霎。所謂毫秒波霎（milisecond pulsar）是指其
自轉一週僅需數毫秒的中子星。換句話說，直徑比臺北市還小的超級緻密星體，在
你稍微眨眼的瞬間，就已經轉了25圈以上。（1毫秒＝1/1000秒）
毫秒波霎自轉速度之謎，關鍵點就在於它所處的「位置」。從47 Tuc W星來看，它
位在非常擁擠的47 Tucanae球狀星團中，星團裡的成員彼此相距不到1/10光年；事
實上，這個星團中有超過20顆以上的毫秒波霎，是研究毫秒波霎起源的天文學家的
寶窟，也因此，天文學家有機會發現像47 Tuc W星一樣正處於轉變期的天體。
47 Tuc W星之所以會被天文學家注意到，是因為它所輻射出的高能X射線比其他毫秒
波霎還多，顯示它的X射線起源與其他毫秒波霎不同，天文學家認為這代表另外一顆
正常子星流向波霎的物質，與從波霎發出、以近於光速運動的粒子，彼此相互衝撞之
後而產生所謂的「衝擊波（shock wave）」，才會發射出這麼多的高能X射線。經由
錢卓的X射線波段觀測，以及歐南天文台（ESO）1.54米Danish望遠鏡的可見光波段觀
測結果，天文學家發現這個恆星的X射線和可見光都有3.2小時的軌道週期變化，符合
上述假設，且其X射線特徵與軌道週期都與X射線雙星源J1808非常類似。因此，CfA
的天文學家認為：這證實了X射線雙星（X-ray binary）的確就是毫秒波霎的前身。
目前恆星演化理論認為：當一顆大質量恆星發生超新星爆炸而形成中子星時，若它
恰位在擁擠的球狀星團中，則中子星繞著星團中心的運動會相當不穩定，隨時有機
會與另一顆恆星形成一對雙星系統，或近距離經過其他恆星，會甩掉原來的伴星、
另外再換一個「舞伴」。在擁擠的球狀星團環境中，中子星會隨時間離這顆伴星愈
來愈近，或是在換伴星的過程中形成一個更緊密的雙星系統。當伴星的物質開始流
向中子星，便會發出X射線，因而成為一個X射線雙星，且因伴星流向中子星的物質
會先環繞中子星而後才逐漸落在中子星的表面，這個物質環繞中子星運行的過程將
使得中子星的自轉速度逐漸加快，經過1000萬～1億年之後，中子星自轉速度僅約
幾毫秒。最後，可能因為中子星自轉速度實在太快了，或是伴星因演化之故，伴星
停止輸送物質給中子星，中子星的X射線輻射量逐漸降低，這便造就了一顆會發射
無線電波的毫秒波霎。
47 Tuc W的伴星質量僅約1/8太陽質量，天文學家認為這個伴星應該是47 Tuc W的
新舞伴，而不是原本促使47 Tuc W自轉速度加快的始作俑者；而當此新舞伴的表面
受到47 Tuc W的強大重力吸引而流向47 Tuc W的過程中，卻被47 Tuc W表面發出的
強烈恆星風吹開，形成一傲衝擊波，造成X射線輻射量增加。相較之下，X射線雙星
J1808並非處在球狀星團中，其伴星應就是原本的舞伴，這顆伴星的質量現在已經
減低到只有太陽質量的5％以下。
因已觀測到X射線雙星系統的的中子星自轉速度的確會逐漸加快，且所有電波毫秒
波霎都位在雙星系統中，因此絕大部分的天文學家認同上述毫秒波霎的形成理論，
但卻因從未發現由X射線雙星轉變到毫秒波霎之間的關鍵天體，因此一直無法證實
上述理論的真實性。47 Tuc W的新發現--許多X射線特徵與軌道週期特性皆與X射線
雙星J1808類似，終於給了上述理論一個強而有力的證據。
相關論文發表在天文物理期刊（Astrophysical Journal）中。
資料來源：http://chandra.harvard.edu/photo/2005/47tuc/, 2005.07.19
* 轉載自臺北天文館
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