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    闪耀着数百万个太阳的光芒

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      爱因斯坦

      【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】在20世纪80年代,研究人员开始在星系的外部分发现极亮的x射线源,远离控制中心的超大质量黑洞。起初研究人员认为这些被称为超铝x射线源的宇宙天体是巨大的黑洞,其质量是太阳质量的十倍以上。但是从NASA的NuSTAR和其他太空望远镜在2014年开始的观测显示,一些在x射线照射下发光的ULXs实际上是中子星——爆炸的大质量恒星的燃烧的核心。到目前为止有三个这样的超氧化物被确定为中子星。现在由美国宇航局的钱德拉x射线天文台的数据显示,一个由加州理工学院领导的研究小组已经确定了第四颗ULX是一颗中子星,并发现了这些物体如何发光的新线索。中子星是密度极高的物体,一茶匙大约有10亿吨,相当于一座山。

      闪耀着数百万个太阳的光芒

      漩涡星系(M51)美国宇航局钱德拉x射线天文台所看到的x射线照片是紫色的,美国宇航局的哈勃太空望远镜的可见光是红色、绿色和蓝色的。在新的加州理工学院领导的研究中指出了超铝x射线源,即ULX。图片版权:NASA/CXC/Caltech/M.Brightman et al.; Optical: NASA/STScI

      它们的引力将周围的物质从伴星上拉到它们身上,当这种物质被拉上时,它就会升温,并发出x光射线。但是当中子星“供给”物质时,会有一段时间,产生的x射线会把物质推开。天文学家们把这称为点——当物体不能更快地积累物质,并释放出更多的x射线——爱丁顿极限。加州理工学院的博士后学者Murray Brightman说:同样的,我们一次只能吃这么多的食物,而中子星能有多快是有限制的,,他是一份关于自然天文学研究成果的新报告的主要作者。但是ULXs在某种程度上打破了这一极限,从而发出了令人难以置信的明亮x射线,我们也不知道为什么。在这项新的研究中,研究人员观察了漩涡星系中的一个ULX,也被称为M51,它位于大约2800万光年之外。

      他们分析了钱德拉拍摄的档案x射线数据,发现了在ULX光谱中有一个不寻常的下降。排除了所有其他可能的可能性之后,他们发现这是一种叫做回旋共振散射的现象,这种现象发生在带电粒子,即带正电的质子或带负电荷的电子在磁场中旋转。黑洞没有磁场和中子星,所以这一发现表明M51中的这个特殊的ULX必须是中子星。回旋共振散射在一颗恒星的光光谱中产生了泄露的信号,这些模式的存在被称为回旋加速器,它可以提供关于恒星磁场强度的信息,但前提是这些线的原因,无论是质子还是电子,都是已知的。研究人员没有足够详细的新ULX光谱来确定。如果回旋加速器的线来自于质子,那么我们就知道中子星周围的磁场非常强大,事实上可能有助于打破Eddington极限。

      这种强大的磁场可以减少来自x射线的压力——这种压力通常会推离物质——使得中子星消耗的物质比典型的x射线更大,而且还能发出非常明亮的x射线。相反如果回旋加速线是由环绕电子而来的,那么中子星周围的磁场强度就不会异常强烈,因此磁场可能不是这些恒星破坏Eddington极限的原因。为了进一步解决这个谜团,研究人员正计划在M51上获取更多的x射线数据,并在其他的ULXs中寻找更多的回旋加速器。加州理工学院的本杰明·罗森教授物理学教授菲奥娜·哈瑞森说:发现这些非常明亮的物体,长期以来被认为是质量高达太阳1000倍的黑洞,是由不太大的中子星提供动力的,这是一个巨大的科学惊喜。肯特(Kent)和乔伊斯·克雷萨(Joyce Kresa)的物理学、数学和天文学部门的领导主席;以及NuSTAR任务的首席研究员。“现在,我们可能会发现,这些小物体是如何变得如此强大的。

      • 知识:科学无国界,博科园-科学科普

      • 参考:Nature Astronomy

      • 内容:经“博科园”判定符合今主流科学

      • 来自:加州理工学院

      • 编译:中子星

      • 审校:博科园

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