NuSTAR望遠鏡破解仙女座明亮的X射線之謎

NASA核分光望遠鏡陣(NuSTAR)在距離銀河系最近的大型星系，即——仙女座星系中，識別出一顆脈衝星候選體。這顆可能的脈衝星在高能波段（25 keV以上能量）的亮度超過了仙女座星系全部黑洞同波段亮度的總和。

圖片來源：NASA／加州理工學院噴氣推進實驗室／戈達德航天中心／約翰霍普金斯大學

銀河系的近鄰——仙女座星系，擁有一個釋放高能X射線的主能量源，但此前它的身份始終不為人知。直到最近的一項新研究報告指出，NASA的NuSTAR（核分光望遠鏡陣）計劃已定位了一個能夠釋放這種高能射線的目標。

研究人員稱，這個被命名為Swift J0042.6+4112的目標，可能是一顆擁有極強磁場並飛速旋轉的脈衝星，它是一顆死亡恆星的緻密殘骸。這個解釋建立在對它釋放的高能X射線進行測量的基礎上，NuSTAR在這方面擁有超凡的能力。這個目標的電磁波譜與銀河系中已知的脈衝星非常相似。

該目標或許在一個雙星系統內，來自恆星伴星的物質被拉到脈衝星上，而這些物質被加熱後，釋放出了高能射線。

「直到用NuSTAR看到它，我們才知道它是什麼。」研究論文的首席作者——約翰霍普金斯大學的Mihoko Yukita說。這項研究發表在《天體物理學報》上。

在NuSTAR拍攝的仙女座（也稱M31）X射線圖像上，這顆脈衝星候選體顯示為一個小藍點，藍色代表最高能量的X射線。它看上去比仙女座星系的其他任何天體都要亮。

這項研究整合了多個飛行器得出的大量觀測結果。2013年，NASA的雨燕(Swift)衛星報告它是一個高能源，但具體屬於哪一類型卻未可知，那個區域內還有許多釋放低能X射線的天體。最初在上世紀70年代， NASA的愛因斯坦天文台（Einstein Observatory）認為它是一個釋放較低能量X射線的源。其他飛行器，例如NASA的錢德拉X射電望遠鏡和歐洲航天局（ESA）的XMM—牛頓衛星也發現了它。但是，直到NuSTAR在雨燕（Swift）衛星數據輔助下開展這項新研究之前，研究人員始終沒有意識到主宰釋放仙女座高能X射線光的正是這顆可能的脈衝星。

以往天文學家們認為，質量比脈衝星更大的活躍的正在吞噬物質的黑洞主宰著星系中高能X射線的釋放。當氣體以螺旋運動結構逐漸靠近黑洞吸積盤時，氣體物質被加熱到極高的溫度並釋放出高能射線。這顆可能的脈衝星在高能波段（25 keV以上能量）的亮度超過了仙女座星系全部黑洞同波段亮度的總和。

即使是仙女座中心的超大質量黑洞也無法像它一樣釋放出如此高能量的X射線。無法想像，單獨一顆脈衝星就可以在星系中佔據釋放高能X射線的主導地位。

「僅憑這張圖像，NuSTAR讓我們意識到脈衝星系統作為星系中釋放X射線的成員具有普遍的重要性，以及仙女座高能X射線釋放僅由被一顆脈衝星主宰的可能性。」來自馬里蘭州格林貝爾特哥達德航天飛行中心的論文合著者安.霍恩施邁耶（Ann Hornschemeier）說。

仙女座是一個比銀河系略大的旋渦星系，它距我們所在的星系250萬光年。在浩瀚的宇宙尺度下，這個距離非常小。觀測者可以在黑暗、清晰的夜晚以肉眼進行觀測。

「因為我們不能脫離銀河系而以無偏差的方式來研究自身，仙女座就是離我們最近的在鏡子中看到的我們星系的樣子。」 霍恩施邁耶說。

NuSTAR是一個小型探測器項目，由加州理工學院(Caltech)領導，由噴氣推進實驗室（JPL）管理，服務於華盛頓美國宇航局科學使命理事會。NuSTAR項目與丹麥技術大學和義大利空間局（ASI）開展合作，航天器由弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司製造。NuSTAR的任務操控中心設在加州大學伯克利分校，官方資料檔案存放於NASA高能天體物理科學檔案研究中心，由ASI提供任務地面站和鏡像檔案。JPL由加州理工學院為NASA進行管理。（譯者：幸福 校對：傅煜銘 柯寧）

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