研究專欄

圖: 此圖顯示移除平滑演化趨勢後的軟 X 光(紅色)與硬 X 光(黑色)超軌道相位殘差分佈。數據分為兩個時期：上方圖表為 MJD 53500 - 57000，下方圖表為 MJD 57000 - 60300。虛線與水平誤差棒分別代表平均值及其 1σ 的誤差。在下方圖表中，可以清楚觀察到軟硬X光間 0.044 ± 0.010 的相位顯著相位偏移

本所周翊教授發表一項最新研究，透過分析長達 33 年的多個太空望遠鏡數據，深入探討了高質量 X 射線雙星系統 LMC X-4 的「超軌道」光變的演化。LMC X-4 位於大麥哲倫星系中，由一顆大質量恆星與一顆緻密的中子星組成的吸積雙星。這兩顆星每 1.4 天互相環繞一圈，同時系統還存在一個約 30.5 天的「超軌道週期」。天文學家指出，這個週期的核心機制在於中子星周圍存在一個顯著扭曲(warped)的吸積盤。這個扭曲的盤面正在緩慢的「進動」(precession)，在旋轉過程中會週期性地遮蔽中子星發出的 X 光。周教授的研究證實，儘管盤面結構與超軌道相位變化複雜，平均而言，LMC X-4 的進動週期相當其穩定，在過去三十多年間超軌道週期的變動僅為 0.55%，是目前已知同類系統中最穩定的。

但奇特的是，這項研究發現是在 2014 年底(MJD ~ 57000)之後，觀測數據顯示出軟(soft)、硬(hard) 光波段之間出現了明顯的「相位偏移」。這種現象顯示這個扭曲吸積盤的幾何結構發生了進一步的形變，從原本相對對稱的扭曲狀態轉變為一種不對稱的結構。這種盤面幾何形狀的改變，導致不同能量的射線在經過這個扭曲邊緣時，被遮蔽的時間點產生了落差。這項發現恰好與系統硬 X 射線強度的下降同時發生，說明該扭曲盤面正以一種全新且更為複雜的方式在遮蔽中心天體。這項發現為天文家提供了一個研究極端物理環境下吸積盤行為的理想實驗室。透過理解這些扭曲盤面在數十年間如何進動、演變與移位，研究人員能更進一步物質在極端重力與輻射壓力下如何流動。為高能天文物理學中關於吸積盤動力學的理解邁出了重要一步。本研究論文已刊登在Astrophysical Journal ( Chou 2026, ApJ, 1000, 23).

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