从星系爆发了解宇宙射线旅行

“吸血鬼”中子星爆发原因是因为射线近光速旅行-“这将帮助我们了解射线是如何从所有物体表面发射射线的，甚至是居住在星系中心的超巨大黑洞”

“吸血鬼”中子星b A吸血中子星从恒星伴星提供动力，强大的天体物理学喷流的插图。（图片来源：Danielle Eutselaar Nathalie Degenaar Anto Cannekaek Institute，阿姆斯特丹大学）

中子星是一颗大质量恒星的残骸，它曾经在超新星爆炸中死亡。总体而言，中子星被认为是已知宇宙中最极端的天体之一——尤其是当这些密度极高的恒星残骸与伴星（尚未“死亡”）并排存在时，中子星的巨大引力足以剥离物质。换句话说，伴星就像中子星的恒星受害者。这些“吸血鬼中子星”之所以特别，是因为它们像宇宙中的贝拉·卢戈西（Bela Lugosi）一样复活了。这是因为伴星的坠落物质触发了中子星表面的热核爆炸。

其中一些被偷的物质被引导到中子星的两极，从那里它以接近光速的形式以强大的天体物理学喷流的形式爆发。然而，究竟是什么原因导致这些喷气式飞机被发射-以及它们如何与这些热核爆炸连接-仍然是一个谜。然而，新的研究为这个谜题提供了一个线索。科学家们已经揭示了一种方法来测量这些喷流的速度，并将这些值与中子星和不幸的双星伴星的质量联系起来。这可能最终有助于解决这个与喷射有关的困境，并可能提供有关其他物体从伴星上剥离物质的信息，例如超大质量黑洞。

“我们第一次能够测量从中子星发射的稳定喷流的速度，”主要作者、国家天体物理学研究所（INAF）科学家托马斯·罗素（Thomas Russell）告诉Space.com。“这些喷流，就像来自不断增长的黑洞的喷流一样，在我们的宇宙中非常重要，因为它们将大量能量传递到周围环境中，影响恒星的形成，星系的生长，星系团聚集的方式，我们不清楚射线如何爆发的。

“‘吸血鬼'中子星b启动”。

罗素解释说，以前，科学家们认为喷流可能是由于物质螺旋进入时从受害者恒星剥离的物质的旋转而发射的。还有一种理论认为，喷流与旋转物体本身的旋转有关。这项新研究可能有助于确定哪个机制主要负责的答案。“我们发现热核爆炸和喷流之间的联系，现在为我们提供了一个易于获得和可重复的探测器，以解开中子星喷流的发射机制。Russell继续说道。“由于我们认为所有类型的物体都以非常相似的方式发射喷气式飞机，这将有助于我们了解喷气式飞机是如何从所有物体发射的，甚至是位于星系中心的超大质量黑洞。

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中子星是如何吹出它们的顶端的？

为了得出他们的结论，罗素和同事们研究了两个包含中子星的系统：X射线双星4U 1728-34和4U 1636-536。已知这两个系统都会周期性地爆发热核爆炸，中子星表面的热核爆炸。

’吸血鬼’中子星b中子星表面的热核爆炸对科学家来说并不是一个新现象。这些爆炸已经被分析了多年，罗素指出，天文学家总共观察到至少125个“爆发”中子星。

罗素说：“当中子星吞噬附近恒星的物质时，积聚的物质就会在中子星表面积聚起来，到了某个时候，压力就会变得太大，不稳定，失控的热核爆炸就会蔓延到整个表面在几秒钟内就能找到中子星的位置。”与4U 1728-34和4U 1636-536相关的爆发在X射线波段可见，这意味着该团队能够使用航天局的国际伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL）太空望远镜来探测它们。“我们发现这些爆炸会导致一些额外的物质被泵入喷射器，持续数十秒。”Russell继续说道。

“使用射电望远镜来监测澳大利亚望远镜紧凑阵列的喷流，我们能够跟踪这种额外的物质，因为它沿着喷流流下来，基本上为我们提供了一个宇宙测速相机来测量喷流速度。“INTEGRAL太空望远镜的插图，它是确定中子星喷射速度的组成部分。他们想要看到的是X射线暴后无线电发射的变化。事实上，研究小组在每次热核爆炸后的几分钟内检测到无线电亮度增加。使研究人员得出结论，喷气式飞机的进化是接近被热核爆炸。“我们对喷气式飞机的反应如此清晰感到惊讶。这些非常明亮和清晰的耀斑流下喷气式飞机，很容易被发现，”拉塞尔说。“我们确实期待一些反应，但认为它会更加微妙。

'吸血鬼'中子星b维安中子星喷气机被捕获加速研究小组说，这些喷气式飞机的速度是谜题中缺失的一块，这导致了喷气式飞机的猛烈喷射和爆炸性喂食事件之间的联系。“速度对于理解喷气式飞机是如何发射的非常重要，而这个新发现为回答这个问题打开了一个非常容易的窗口。”Russell说。“我们现在可以将这个实验应用于许多其他爆发的中子星，然后我们可以比较喷气速度如何与中子星的自旋，质量，甚至可能是磁场的相关性，所有这些都被认为是喷气发射的关键要素。“如果研究小组看到其中一个特性与喷射速度之间的相关性，它将揭示这些喷射的主要发射机制-无论是中子星的自转还是坠落物质的旋转。

这是第一次测量来自中子星的这种喷流的速度，但值得注意的是，它之前已经测量过黑洞。然而，罗素解释说，在使用中子星作为探测器来研究喷气发射机制时，中子星比黑洞具有巨大的优势。“中子星可以非常精确地测量自旋，确定的质量，甚至可能已知的磁场强度，所有这些在黑洞中都很难测量。他说。“因此，目前只有中子星，我们才能开始将系统属性与喷流联系起来。

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总而言之，该团队现在已经在两个中子星系统中看到了这个结果，但到目前为止，他们只看到了两个。“我们正在尽可能多地将我们的新技术应用于其他爆发的中子星，以揭示喷流速度如何随着不同的中子星特性而变化，”他说。他总结道。“一旦我们建立了足够的样本，我们就能够解开喷气式飞机生产的关键属性，揭示喷气式飞机是如何发射的。”该团队的研究于3月27日星期三发表在《自然》杂志上。

By: Robert Lea

FY: 何丹怀

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