在附近的漩渦星系及其伴星M51b星系中，兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞加熱并吞噬周圍物質(zhì)。這兩個(gè)龐然大物應(yīng)該是我們所能看到的最明亮x射線源，但是一項(xiàng)利用美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)“核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列”(NuSTAR)任務(wù)的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行的新研究顯示，一個(gè)小得多的天體正在與這兩個(gè)龐然大物競(jìng)爭(zhēng)。

漩渦星系最令人驚嘆的特征（m51）是兩條長(zhǎng)長(zhǎng)的、充滿恒星的“手臂”，像絲帶一樣纏繞在銀河系中心。小得多的M51b像藤壺一樣緊貼在漩渦星系的邊緣，這兩個(gè)星系合稱為M51，正在合并，每個(gè)星系的中心都有一個(gè)大甚至超大質(zhì)量的黑洞。

博科園-科學(xué)科普：星系的合并應(yīng)該會(huì)把大量的氣體和塵埃推入這些黑洞，并進(jìn)入它們周圍的軌道。反過來，黑洞的強(qiáng)烈引力應(yīng)該會(huì)導(dǎo)致繞軌道運(yùn)行的物質(zhì)升溫并輻射，形成明亮的圓盤，每個(gè)圓盤的亮度會(huì)超過其星系中的所有恒星。但是這兩個(gè)黑洞在x射線范圍內(nèi)的輻射都不像科學(xué)家們?cè)诤喜⑦^程中預(yù)期的那樣明亮。根據(jù)早期探測(cè)低能x射線的衛(wèi)星(如美國(guó)宇航局的錢德拉x射線天文臺(tái))的觀測(cè)結(jié)果，科學(xué)家們認(rèn)為，大星系黑洞周圍的氣體和塵埃層阻擋了額外的輻射。但是發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的這項(xiàng)新研究，利用“核之星”高能x射線視覺，窺視了這些層的下面

博科園-科學(xué)科普：發(fā)現(xiàn)黑洞仍然比預(yù)期的要暗。加州帕薩迪納市加州理工學(xué)院的研究員默里·布萊曼說：我仍然對(duì)這一發(fā)現(xiàn)感到驚訝，人們認(rèn)為星系的合并會(huì)產(chǎn)生黑洞的增長(zhǎng)，而這種增長(zhǎng)的證據(jù)就是高能x射線的強(qiáng)烈發(fā)射，但我們?cè)谶@里看不到這一點(diǎn)。布萊曼認(rèn)為最可能的解釋是黑洞在星系合并過程中“閃爍”，而不是在整個(gè)過程中以或多或少恒定亮度的輻射。丹尼爾斯特恩(Daniel Stern)說：閃爍的假設(shè)是這個(gè)領(lǐng)域一個(gè)新想法，過去認(rèn)為黑洞的變化發(fā)生在數(shù)百萬年的時(shí)間尺度上，但現(xiàn)在我們認(rèn)為這些時(shí)間尺度可能要短得多。

除了M51a和M51b兩個(gè)黑洞輻射低于科學(xué)家們的預(yù)期之外，前者還擁有一個(gè)比兩個(gè)黑洞都小數(shù)百萬倍的物體，但其發(fā)光強(qiáng)度是相同的。這兩種現(xiàn)象沒有聯(lián)系，但它們確實(shí)在M51中創(chuàng)造了一個(gè)令人驚訝的x射線景觀。這個(gè)小x射線源是一顆中子星，它是一顆大質(zhì)量恒星在生命末期爆炸后遺留下來的密度極高的硬核物質(zhì)。一顆典型的中子星直徑是太陽的幾十萬分之一，只有一個(gè)大城市那么寬，但質(zhì)量卻是太陽的一到兩倍。一茶匙中子星物質(zhì)的重量將超過10億噸。

盡管中子星體積龐大，但它們經(jīng)常通過強(qiáng)烈的光發(fā)射而為人所知。M51中發(fā)現(xiàn)的中子星比一般中子星還要亮，屬于新發(fā)現(xiàn)的超鋁中子星。布萊曼說，一些科學(xué)家提出中子星產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可能是發(fā)光的原因，Brightman和同事之前的一篇關(guān)于中子星的論文支持了這個(gè)假設(shè)。在這兩個(gè)星系中看到的其他一些明亮高能x射線源也可能是中子星。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

參考期刊文獻(xiàn):《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/aae1ae

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