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北天文館天文新聞2003-03-15-02

科學家宣稱偵測到最小的天體結構

美國新墨西哥州採礦技術研究所（Institute of Mining and Technology）
的Tim Hankins等人宣稱：他們利用位在波多黎各的Arecibo電波望遠鏡研究蟹狀星雲
脈衝星（Crab Pulsar）所發出的電波輻射時，發現了到目前為止最小的深太空天體結
構，這個發現或許可以幫助天文學家解開脈衝星為何會產生強大的電波爆發之謎。
蟹狀星雲脈衝星位在蟹狀星雲（Crab Nebula, M1）中，蟹狀星雲則位在金牛座中，
距離地球約6000光年遠。所謂的的「脈衝星」，是恆星經超新星爆炸後的殘骸—中子
星，由於自轉速率非常快，且自轉軸與磁軸不重合，因此隨中子星旋轉時，從磁軸兩
端放出的訊號便如同燈塔一般，固定時間掃過地球，地球上便接收到類似脈衝的訊號
。蟹狀星雲脈衝星的自轉速率約為每秒33圈，也就是說它自轉一圈僅需0.03秒，根據
推測，造成蟹狀星雲及其中的中子星的超新星爆炸約在西元1054年發生。
由於Arecibo電波望遠鏡口徑高達300公尺，且Tim Hankins等人利用非常精密而靈敏的
儀器測量蟹狀星雲脈衝星，因此可以量到時間間隔非常短的訊號。從這些時間間隔非
常短的訊號中，Tim Hankins等人發現所謂的「次脈衝（subpulse） 」，每個次脈衝
延續的時間不超過2奈秒（nanosecond，又譯為毫微秒，1奈秒＝十億分之一秒）。這些
科學家從2奈秒的時間推測：產生次脈衝的區域面積應不超過半徑61公分的地方，這是
比脈衝星附近磁場結構更精細的構造。
由於在現行理論中，天文學家認為脈衝星所發出的電波脈衝，應是中子星表面的帶電
粒子（電漿），在磁南北極受到超強的電磁場加速及加熱，因而放出無線電波。因此，
若要造成像2奈秒這麼短的次脈衝，極有可能是電磁場與電漿流動所產生的密度
（density waves）波之
間有交互作用，造成密度愈來愈密，直到達到一個所謂的「引爆性崩潰（collapse
 explosively）」的臨界點為止。Tim Hankins等人認為所有的電波脈衝星的情況都
應如此；但其他學者則認為是否真是如此，還需多加考證。Tim Hankins等人的論文將
發表在3月13日的自然（Nature）期刊中。

參考資料來源：
http://www.space.com/scienceastronomy/pulsar_beachball_030312.html

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