可观测Universe 第28章 CXO J164710．2－455216

CXO J.2-（中子星）

· 描述：一个“逃逸”的中子星

· 身份：位于天坛座 Westerlund 1 星云中的高速中子星，距离地球约16,000光年

· 关键事实：以每秒超过300公里的速度在星际空间中穿行，可能是在超新星爆发中受到了不对称的“踢击”。

CXO J.2-：银河系中的“高速流浪者”——一颗逃逸中子星的宇宙史诗

引言：当“恒星尸体”变成“宇宙炮弹”

在银河系的天坛座方向，一片由年轻大质量恒星组成的“星之巢穴”——Westerlund 1星云（Westerlund 1 Cluster）——正散发着耀眼的光芒。这里诞生过数十颗质量超过20倍太阳的恒星，也见证过无数次超新星爆发的壮丽瞬间。但2005年，钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）的一次常规观测，却在这片“恒星墓地”中发现了一个“异常流浪者”：

一颗中子星，正以每秒300公里以上的速度，在星际空间中疯狂穿行。它的表面温度高达数百万摄氏度，发出强烈的X射线脉冲；它的轨迹偏离了银河系的旋转平面，像一颗被“踢飞”的炮弹，注定要在宇宙中孤独游荡数百万年。

它叫CXO J.2-（简称J1647-4552），是银河系中已知速度最快的“逃逸中子星”之一。它的故事，藏着超新星爆发的“不对称秘密”，写满了中子星与星际介质的“暴力互动”，更成为人类理解“恒星死亡如何重塑宇宙”的关键线索。

一、发现之旅：从X射线亮点到“高速流浪者”

J1647-4552的发现，始于一场“寻找失踪的超新星残骸”的行动。

1.1 Westerlund 1星云：超新星的“天然实验室”

Westerlund 1是银河系内质量最大的年轻星团（总质量约10万倍太阳），距离地球约光年。它的核心密集分布着数百颗大质量恒星（质量＞8倍太阳），这些恒星的寿命极短（仅数百万年），早已经历过多次超新星爆发。星云中充斥着超新星遗迹（SNR）——恒星死亡后抛出的气体壳层，以及中子星/黑洞等致密天体。

天文学家一直想知道：这些超新星爆发是否“不对称”？它们是否会将中子星或黑洞“踢”向星际空间？Westerlund 1因此成为研究“超新星踢击”（Supernova Kick）的理想样本。

1.2 钱德拉的“火眼金睛”：捕捉X射线脉冲

2005年，天文学家利用钱德拉X射线天文台对Westerlund 1进行深度观测。钱德拉的高分辨率成像仪（ACIS）捕捉到一个点状X射线源：它的位置不在任何已知的超新星遗迹中心，却发出强烈的周期性X射线脉冲（周期约1.6毫秒）。

进一步的光谱分析（使用钱德拉的高能透射光栅光谱仪，HETGS）揭示了关键信息：

光谱符合中子星的热辐射特征——峰值在0.5-2 keV（软X射线波段），说明表面温度约5×10^6 K（是太阳表面温度的90倍）；

脉冲信号的稳定性证明，这是一个旋转的中子星（脉冲来自磁轴与自转轴的错位，类似脉冲星）；

其空间速度通过视向速度测量（结合光谱多普勒位移）和切向速度估算（通过位置变化），最终确定为≥300 km/s——远超普通中子星的速度（通常＜100 km/s）。

1.3 确认身份：“逃逸”的中子星

为了确认J1647-4552是“逃逸者”而非“原地旋转的中子星”，天文学家做了三件事：

追踪轨迹：对比钱德拉2005年与2015年的观测数据，发现它的位置偏移了约1.2角秒——按照300 km/s的速度计算，这正好是10年间在星际空间中移动的距离；

排除遗迹关联：它的位置远离Westerlund 1中已知的超新星遗迹（如SNR G301.2 0.1），说明它不是遗迹的中心天体；

模拟验证：通过超新星爆发模型计算，若一颗中子星受到不对称踢击（反冲速度≥300 km/s），其轨迹会与J1647-4552的观测轨迹完全吻合。

二、基本画像：一颗“典型又特殊”的中子星

J1647-4552的本质是中子星——大质量恒星核心坍缩后的残骸。但要理解它的“特殊性”，先得看清中子星的“典型属性”：

2.1 物理参数：浓缩的“宇宙核弹”

中子星是宇宙中密度最高的可观测天体：

质量：约1.4-2倍太阳质量（J1647-4552的质量通过钱德拉的X射线能谱拟合估算为1.6倍太阳质量，符合中子星的质量范围）；

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