X射线联星

X射线聯星是一类发出明亮X射线辐射的聯星，聯星系统中有一颗为致密星，通常为中子星或黑洞。它们的典型光度在10³⁶-10³⁸尔格／秒之间^[1]，比太阳全波段的光度高3到5个数量级。X射线聯星在靠近银心和银盘的方向分布比较集中，在球状星团中也有分布。

X射线聯星中的巨星-吸积盘示意图

X射线聯星的发现

1960年代，人们利用火箭和气球确定了大约30个X射线源。1964年薩佩特^[2]和泽尔多维奇^[3]等人提出银河系X射线源是聯星系统中的中子星或者黑洞的吸积过程产生的。最早证认的X射线聯星是半人马座X-3和武仙座X-1。20世纪70年代，乌呼鲁卫星观测到了它们具有X射线脉冲，周期分别为4.84秒^[4]和1.24秒^[5]，并且经历数天的周期性变化。X射线脉冲星发现后，提出了密近聯星的模型解释这种现象，脉冲的周期性变化是由于聯星相互掩食而产生的。这种说法已经得到广泛承认。

截至2006年，人们已经在银河系内发现了超过300个X射线聯星。钱德拉X射线天文台还在河外星系中发现了X射线聯星。

X射线聯星的分类

根据伴星的质量，X射线聯星大体上可以分为高质量X射线聯星和低质量X射线聯星两类。

低质量X射线聯星

低质量X射线聯星的主星是一颗致密星（中子星或黑洞），伴星的质量较低，通常小于1倍太阳质量，轨道周期从数分钟到数百天不等。其X射线辐射是由于伴星充满了洛希瓣，部分物质被主星所吸积所致，这叫做“洛希瓣盛溢”。它们的X射线谱较软，少数有表现为X射线脉冲，多数有X射线暴和准周期震荡现象，并且很少发生交食。低质量X射线聯星的大部分辐射以X射线的形式释放出来，因此在天空中属于较明亮的X射线源，但在可见光波段很暗淡，视星等大约在15到20等。这类聯星截至2006年已经在银河系中发现了大约100颗，其中有13颗位于球状星团中。它们沿银河系核球的方向和球状星团中分布比较集中，而在银盘上则很弥散，属于年龄10⁹年的年老星族。

一颗典型的低质量X射线聯星是4U1626-67，其主星为1.4倍太阳质量的X射线脉冲星，伴星为0.1倍太阳质量的矮星，在半径不到太阳半径的轨道上环绕主星运转，轨道周期为42分钟。武仙座X-1也是一颗典型的低质量X射线聯星。

高质量X射线聯星

高质量X射线聯星的伴星是一颗致密星，主星为大质量恒星（多数高于10倍太阳质量），光谱型多为O、B型，通常为有明顯氫發射線的B型星或超巨星。这类聯星的X射线辐射是由于主星吹出的星风被伴星所俘获，并下落到伴星表面而发出的。高质量X射线聯星在可见光波段的光度通常大于X射线光度，光学光度主要是由主星贡献的，而X射线辐射则主要由伴星（致密星）所贡献。其X射线谱的特点是较硬，时变特性变现为正常的X射线脉冲，多数出现交食，没有X射线暴。它们的空间分布沿银盘方向比较集中，属于年龄小于10⁷年的年轻星族。

半人马座X-3是一颗典型的高质量X射线聯星，它是在1967年发现的^[6]，1971年里卡尔多·贾科尼等人利用乌呼鲁卫星的观测资料发现它具有规则的脉冲^[4]。半人马座X-3的主星是一颗20倍太阳质量的巨星，伴星是一颗X射线脉冲星，周期为4.84秒，环绕主星的轨道周期为2.1天。天鹅座X-1也是一颗高质量X射线聯星，它的伴星通常认为是一个黑洞。

高质量X射线聯星又可分为两类：超巨星／X射线聯星和铍星／X射线聯星。超巨星／X射线聯星的显著特点是具有球对称的星风，而铍星／X射线聯星的星风呈盘状，而且会呈现周期性的爆发，通常为暂现源。研究表明，铍星／X射线聯星在大、小麦哲伦云中占星系总质量的比例远远高于银河系，推测可能与金属量有关。

其它

除此之外还发现了介于二者之间的X射线聯星，怀疑应分为中等质量X射线聯星。截至2006年，此类X射线聯星只发现了1颗。激变变星发射X射线的中心天体是白矮星，通常也视为X射线聯星。

截至2006年，已测定40余个X射线聯星的脉冲和轨道周期，发现其周期是由无数个加快、减慢的过程叠加起来的，但从长期来看，总的趋势是自转加快的。铍星／X射线聯星的脉冲／轨道周期具有显著的相关性。此外，X射线聯星还具有无规则行走的性质。

参考文献

1. Bhattacharya, D., van den Heuvel, E.P.J., 1991, Physics Reports, 203, 1. NASA ADS
2. Salpeter, E.E., 1964, Astrophysical Journal, 140, 796. NASA ADS DOI:10.1086/147973
3. Zel'Dovich, Ya.B., Novikov, I.D., 1964, Soviet Physics Doklady, 9, 246. NASA ADS
4. Giacconi, R. et al., 1971, Astrophysical Journal, 167, L67. NASA ADS
5. Tananbaum, H. et al., 1972, Astrophysical Journal, 174, L143. NASA ADS
6. Chodil, G. et al., 1967, Physical Review Letters, 19, 681. DOI:10.1103/PhysRevLett.19.681

延伸阅读

• Lewin, W.H.G., van Paradijs, J., and van den Heuvel, E.P.J. eds. 1995, X-ray binaries, Cambridge University Press. ISBN 0-521-59934-2
• Lewin, W.H.G., van der Klis, M. eds. 2006, Compact stellar X-ray sources, Cambridge University Press. ISBN 0-521-82659-4
• Schatz, H., Rehm, K.E., 2006, Nuclear Physics A, 777, 601. http://arxiv.org/abs/astro-ph/0607624 （页面存档备份，存于互联网档案馆）