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。
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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