NuSTAR数据表明：观测到一些宇宙超光X射线源可能是一个视角问题

发表于 3年以前 | 总阅读数：570 次

大多数宇宙天体，包括恒星，辐射出的X射线很少，特别是在NuSTAR观测到的高能量范围内。相比之下，超光X射线源就像X射线灯塔一样划破黑暗。要被认为是一个超低频X射线源，它的X射线亮度必须比太阳的总光输出（在所有波长）亮一百万倍左右。超光X射线源是如此之亮，以至于在数百万光年之外的其他星系都能看到它们。

这项新研究表明，被称为SS 433的天体位于银河系中，距离地球只有大约2万光年，是一个超光X射线源，尽管它的亮度被认为是超光X射线源的最低阈值的1/1000左右。

根据这项研究，这种暗淡是一种视角的技巧。来自SS 433的高能X射线最初被限制在两个气体锥中，从中央天体的相对两侧向外延伸。它们将来自SS 433的X射线聚集成一个狭窄的光束，直到它“逃出”并被NuSTAR探测到。但是由于这些锥体没有直接指向地球，NuSTAR无法看到该天体的全部亮度。

英国南安普敦大学天体物理学教授、该研究的主要作者马特-米德尔顿说：“我们长期以来一直怀疑一些超光X射线源以狭窄的光柱发射光线，而不是像裸露的灯泡那样向各个方向发射。在我们的研究中，我们证实了这一假设，表明SS 433对于一个面对面的观察者来说将有资格成为一个超光X射线源。”

如果一个离地球相对较近的超光X射线源能够因为它的方向而隐藏它的真实亮度，那么可能有更多的超光X射线源--特别是在其他星系--以类似的方式进行“掩饰”。这意味着超光X射线源的总数量应该比科学家们目前观察到的要多得多。

科学家在其他星系中已经发现了大约500个超光X射线源，它们离地球的距离意味着通常几乎不可能分辨出是什么类型的天体产生了X射线发射。X射线可能来自于大量的气体被一个非常密集的天体的引力拉入而被加热到极端温度。这个天体可能是一颗中子星（一颗坍塌的恒星的残骸）或者一个小黑洞，一个质量不超过我们太阳30倍的黑洞。气体在天体周围形成了一个圆盘，就像水绕着排水口。圆盘中的摩擦促使温度上升，导致其辐射，有时会变得如此之热，以至于该系统爆发出X射线。材料落到中心天体上的速度越快，X射线就越亮。

天文学家怀疑SS 433中心的天体是一个黑洞，其质量大约是我们太阳的10倍。可以肯定的是，它正在吞噬附近的一颗大型恒星，它的引力以极快的速度吸走物质。在一年中，SS 433从它的“邻居”那里“偷走”了相当于地球30倍的质量，这使得它成为我们银河系中已知的最“贪婪”的黑洞或中子星。

米德尔顿说：“人们早就知道，这个天体正在以惊人的速度‘进食’。这就是ULX与其他物体不同的地方，这可能是我们从它们身上看到大量X射线的根本原因。”

SS 433“偷取”的物质比它能消耗的还要多。一些多余的物质被吹离圆盘，并在圆盘的两侧形成两个半球。每个半球内都有一个圆锥状的空隙，并向太空开放。这些圆锥体将高能X射线聚集成一束。任何人直视其中一个圆锥体都会看到一个明显的超低能X射线。尽管只是由气体组成，但这些锥体是如此之厚，如此之大，以至于它们就像X射线检查室的铅板一样，阻挡了X射线通过它们到外面。

科学家们怀疑，一些ULX可能因为这个原因而被隐藏起来。SS 433提供了一个独特的机会来测试这个想法，因为它就像一个陀螺一样，在其轴线上摇摆不定--天文学家称之为“进动”过程。

大多数时候，SS 433的两个锥体都指向远离地球的地方。但是由于SS 433的前进方式，其中一个圆锥体定期向地球略微倾斜，因此科学家可以看到从圆锥体顶部发出的一点点X射线。在新研究中，科学家们研究了NuSTAR看到的X射线如何随着SS 433的移动而变化。他们表明，如果该锥体继续向地球倾斜，以便科学家们能够直接俯视它，他们将看到足够的X射线，从而正式将SS 433称为ULX。

以极端速度“进食”的黑洞已经塑造了我们宇宙的历史。超大质量黑洞的质量是太阳的几百万到几十亿倍，当它们“进食”时可以深刻地影响它们的宿主星系。在宇宙历史的早期，这些大质量黑洞中的一些可能以SS 433的速度“进食”，释放出大量的辐射，重塑了周围的环境。外流（如SS 433中的锥体）重新分配了物质，最终可能形成恒星和其他天体。

但是，由于这些快速消耗的“庞然大物”居住在令人难以置信的遥远的星系中，它们仍然难以研究。通过SS 433，科学家们发现了这个过程的一个微型例子，NuSTAR已经为那里发生的活动提供了新的见解。