， 由 帶 正電 的 質子 與 帶 負電 的 電子 所 構成 。 但是 因為 中子星 有 非常 強 的 磁場 ， 這些 帶 電 粒子 就 被迫 跟著 中子星 的 磁力線 移動 ， 所以 這些 電漿 最後 大半 都 會 到達 中子星 的 兩 個 磁極 ， 就 和 地球 上 的 極光 一樣 。 中子星 的 磁極 （ 就 是 物質 衝撞 上 中子星 的 地點 ） 變成 高熱區 （ hot spot ） ， 溫度 達 數百萬 度 K ， 並 發出 X 射線 。 但是 一般而言 ， 磁 的 南北極 不見得 和 旋轉軸 的 南北極 一致 （ 就 像 地球 的 情形 ） 。 在 地球 上 的 我們 就 只 會 在 高熱區 面向 我們 時 接收到 很 高 的 X 射線 通量 。 因為 中子星 本身 在 旋轉 ， 於是 看起來 就 出現 了 脈衝 現象 。 每 個 X 射線 雙星 系統 都 會 有 一 個 吸積盤 環繞 著 那 顆 吸積星 ， 不論 那 顆 吸積星 是 中子星 、 白矮星 ， 或 像 Cyg X-1 的 情形 那樣 ， 是 黑洞 。 吸積盤 是 宇宙 中 最 特別 的 物件 之 一 ， 但 除了 專業 的 天文學家 之外 ， 幾乎 沒有 人 聽說 過 它們 。 所有 黑洞型 的 X 射線 雙星 都 會 有 吸積盤 環繞 著 那 個 黑洞 。 甚至 ， 許多 星系 中央 的 那些 超大 質量 黑洞 也 有 吸積盤 環繞 著 它們 ﹔ 雖然 ， 對 我們 銀河系 中央 那 個 超大 質量 黑洞 來 說 ， 很 可能 並 沒有 這樣 的 吸積盤 環繞 著 它 。 吸積盤 的 研究 現在 已經 自成 天文學 的 一 個 領域 。 你 可以 在 www .google .
 
com/images?h1=en&q=xray+binaries&um=1&ie=UTF 看到 一些 很 棒 的 吸積盤 圖像 。 關於 吸積盤 ， 我們 還 有 許多 不 知道 的 事 。 最 令 人 難堪 的 問題 之 一 是 ， 我們 仍然 不 是 很 清楚 吸積盤 裡 的 物質 是 如何 到達 那 個 緻密 物體 上 的 。 另 一 個 問題 是 ， 我們 對 吸積盤 的 不 穩定性 仍然 缺乏 了 解 ， 而 這 不穩定性 會 導致 那些 流向 緻密 物體 的 物質流 以及 X 射線 的 光度 有 一定 程度 的 變異性 。 還 有 ， 我們 目前 對於 某些 X 射線 雙星 系統 所 發出 的 無線電 噴流 也 非常 不了 解 。 一 顆 施主星 每 秒 可以 把 大約 1018 公克 的 物質 轉給 那 顆 吸積 中子星 。 這 聽起來 好像 很多 ， 但 即使 是 以 這樣 的 速率 進行 轉換 ， 要 將 和 地球 質量 相當 的 物質 轉給 中子星 ， 也 需要 花上 兩百 年 的 時間 。 受到 吸積星 強大 重力場 的 吸引 ， 物質 會 從 吸積盤 流向 吸積星 ， 而 這 會 把 氣體 加速到 一 個 非常 高 的 速率 ： 大約 是 光速 的 三分之一 到 二分之一 。 這些 物質 所 釋放 的 重力 位能 被 轉換成 動能 （ 約略 是 5 × 1030 瓦特 ） ， 而 把 高速 運動 的 氫氣 加熱到 數百萬 K 。 你 知道 當 物質 被 加熱 時 ， 它 會 發出 黑體 輻射 （ 請 參見 第14 章 ） 。 溫度 愈 高 ， 輻射 的 能量 就 愈 高 ， 產生 更 短 的 波長 及 更 高 的 頻率 。 當 物質 到達 一千萬 至 一億 度 K 時 ， 它 所 產生 的 輻射 就 大多 是 X 射線 。 幾乎 全部 的 5 × 1030 瓦特 都 是 以 X 射線 的 形式 被 釋放 ； 相較 之下 ， 太陽 的 總光度 （ 4 × 1026 瓦特 ） 就 只有 約 1020 瓦特 是 以 X 射線 的 形式 被 釋放 。 所以 ， 和 它 比起來 ， 太陽 的 表面 溫度 簡直 就 像是 冰塊 。 中子星 本身 太 小 了 ， 沒辦法 在 可見光 的 範圍 內 被 看到 ， 但是 我們 可以 用 光學 望遠鏡 看到 那些 比 它 大 得多 的 施主星 及 吸積盤 。 吸積盤 本身 可以 藉由 一 個 被 稱作 「 X 射線 加熱 」 （ X-ray heating ） 的 過程 輻射出 不少 的 光 。 當 從 吸積盤 而 來 的 物質 撞上 中子星 表面 時 ， 所 產生 的 X 射線 會 朝 各 個 方向 發出 ， 因此 也 會 回撞到 吸積盤 本身 ， 將 它 加熱到 更 高 的 溫度 。 在 下 一 章 介紹 X 射線 爆發 時 ， 我 會 告訴 你 更多 關於 它 的 事 。 X 射線 雙星 的 發現 ， 解決 了 關於 太陽系 外 X 射線 的 第一 個 謎團 。 我們 現在 知道 為什麼 一 個 像 Sco X-1 這樣 的 射線源 ， 它 的 X 射線 光度 會 是 它 的 光學 光度 的 一萬 倍 。 X 射線 來自於 非常 熱 的 中子星 （ 溫度 約 數千萬 K ） ， 而 可見光 範圍 的 光 卻 是 來自 溫度 涼 得多 的 施主星 與 吸積盤 。 當 我們 自認為 對於 X 射線 雙星 如何 運作 已經 有 了 不錯 的 掌握 時 ， 大自然 就 為 我們 預備 了 另 一 個 驚訝 。 X 射線 天文學家 開始 觀察到 一些 超過 理論 模型 所 描述 的 現象 。 1975年 ， 某樣 非常 奇特 的 東西 被 發現 ， 把 我 的 科學 事業 帶到 最高點 。 我 開始 把 全部 的 心思 都 投入 在 觀察 、 研究 並 解釋 這些 不尋常 而 神祕 的 現象 — — X 射線 爆發 （ X-ray burst ） 上 。 關於 X 射線 爆發 的 故事 ， 其中 有 一 部分 牽涉到 美國 與 俄國 科學家 之間 的 爭論 。 他們 完全 錯誤 解讀 他們 的 數據 ， 我 也 與 哈佛 的 一些 夥伴 爭論 過 ， 他們 相信 X 射線 是 由 質量 非常 巨大 的 黑洞 所 產生 （ 可憐 的 黑洞 ， 它們 經常 被 不 公平 地 怪罪 ） 。 信不 信 由 你 ， 我 甚至 被 吩咐 （ 不只 一 次 ） 不要 把 關於 爆源 （ burster ） 的 研究 成果 發表出來 ， 以免 影響 國家 安全 ！ 第14 章 __UNDEF__ 天文 物理 情報 戰 — — 真假 X 射線 爆源 大自然 總是 充滿 出人意料 的 事 ， 而 在 1975年 ， 它 讓 X 射線 研究 社群 大吃一驚 。 事情 接踵而來 ， 讓 大家 的 情緒 有時 會 失控 ， 而 我 就 身處 於 這樣 的 情境 中 。 有 好幾 年 ， 我 和 哈佛 的 一 位 夥伴 爭論 不休 （ 他 不 願意 聽 我 解釋 ） ， 但是 我 和 我 的 俄國 夥伴 們 （ 他們 會 聽 ） 討論 的 狀況 就 好 得多 。 因為 我 在 這 一切 的 發展 中 扮演 著 重要 的 角色 ， 所以 也許 我 很 難 客觀 地 描述 ， 但 我 會 努力 嘗試 。 新 出現 的 事物 是 X 射線 爆發 。 它們 是 1975年 葛林德烈 （ Grindlay ） 與 海斯 （ Heise ） 團隊 ； 以及 貝良 （ Belian ） 、 康諾 （ Conner ） 與 伊凡斯 （ Evans ） 團隊 分別 獨立 發現 的 。 前者 用到 的 是 從 「 天文 荷蘭 人造衛星 」 （ Astronomical Netherlands Satellite ， 簡稱 ANS ） 所 得到 的 數據 ， 後者 的 數據 則 來自 美國