一项新的研究利用美国国家航空航天局(NASA)的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜的数据表明，在1万光年范围内最明亮、最庞大的恒星系统船底座海山二星（Eta Carinae）正在加速的高能量粒子，其中一些能量可能会以宇宙射线的形式到达地球。美国宇航局戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)天体物理学家滨口健二(Kenji Hamaguchi)说：我们知道，爆炸恒星的冲击波可以加速宇宙射线粒子的速度，达到与光速相当的速度，这是一种难以置信的能量提升，类似的过程必须发生在其他极端环境中，分析表明船底座海山二就是其中之一。
19世纪40年代海山二大爆发创造了滚滚的侏儒星云，由哈勃拍摄。现在大约有一光年长，膨胀的云包含了足够的物质来制造至少10份太阳，天文学家还不能解释这次喷发的原因。图片：NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team
天文学家知道，能量超过10亿电子伏(eV)的宇宙射线来自太阳系之外。但是因为这些粒子——电子、质子和原子核——都带有电荷，所以它们在遇到磁场时就会偏离方向。这打乱了他们的道路，掩盖了来源。海山二星位于距地球7500光年的船底座(Carina)南部，因19世纪的一次爆发而出名，短暂地使它成为天空中第二亮的恒星。这一事件还喷射出了一个巨大的沙漏状星云，但喷发的原因仍不清楚。该系统包含一对大质量恒星，其偏心轨道使它们每5.5年异常接近一次。这些恒星的质量是我们太阳的90到30倍，在距离火星和太阳的平均距离上，它们的距离是1.4亿英里(2.25亿公里)。
团队成员同样在Goddard工作的Michael Corcoran说：船底座海山的两颗星都被称为恒星风，当这些风在轨道周期中发生碰撞时，就会产生周期信号，这是我们20多年来一直跟踪的低能量x射线。美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也观察到伽玛射线的变化，伽玛射线是比x射线多得多的能量，它来自于伊塔·卡里纳伊方向的一个光源。但费米的视力并不像x射线望远镜那样锐利，因此天文学家无法证实两者之间的联系。为了弥补低能量x射线监测和费米观测之间的差距，滨口和他的同事们转向了核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜。
核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜发射于2012年，它可以将比以往任何望远镜更大的能量聚焦到x射线上。该研究小组利用最新获取的和存档的数据，研究了2014年3月至2016年6月期间获得的新星观测数据，以及同期欧洲航天局(European Space Agency)的XMM-Newton卫星的低能量x射线观测数据。船底座海山二的低能量或软x射线来自碰撞恒星风的交界面，那里的温度超过7000万华氏度(4000万摄氏度)。但是，核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜探测到的一个源发出的x射线超过30000 eV，大约是碰撞风中的冲击波的三倍。相比之下，可见光的能量在2到3 eV之间。
在这张来自美国宇航局钱德拉x射线天文台的图片中，“埃塔卡瑞纳伊”用x射线照射。颜色表示不同的能量。红色代表300到1000电子伏特(eV)，绿色代表1000到3000电子伏特，蓝色代表3000到10000电子伏特。相比之下，可见光的能量约为2 ~ 3ev。NuSTAR观测(绿色轮廓)揭示了一个x射线源，其能量比钱德拉探测到的能量高出三倍。从中心点光源观测到的x射线来自双星的恒星风碰撞。核星探测显示，风碰撞带中的激波使电子和质子等带电粒子加速到接近光速。其中一些可能到达地球，在那里它们将被探测为宇宙射线粒子。1840年埃塔·卡里纳伊著名的火山爆发，喷发出的碎片散射出的x射线可能会产生更大范围的红色辐射。图片：NASA/CXC and NASA/JPL-Caltech
研究小组发表在《自然天文学》(Nature aeronautics)上的一篇论文中进行了分析，结果显示，这些“硬”x射线随双轨道周期的变化而变化，并显示出与费米观测到的伽马射线类似的能量输出模式。研究人员说，硬x射线和伽玛射线发射的最好解释是，电子在猛烈的激波中沿着碰撞的恒星风的边界加速。核星探测到的x射线和费米探测到的伽玛射线都来自星光，与这些电子相互作用产生了巨大的能量。一些超高速电子，以及其他加速粒子，必须逃离系统，也许有些最终会漂到地球，在那里它们可能被探测为宇宙射线。
核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜的首席研究员、加州帕萨迪纳加州理工学院(Caltech)天文学教授菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)说：船底座海山二周围的区域是高能x射线和伽玛射线的高能发射源，但直到核光谱望远镜阵列（NuSTAR）太空望远镜能够精确地定位辐射，显示它来自双星，并详细研究它的性质之前，它的起源一直是个谜。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature aeronautics｜来自：美国宇航局的戈达德太空飞行中心
