美國國家航空航天局的IXPE幫助研究人員最大化“微類星體”的發(fā)現 _美國

美國國家航空航天局的IXPE幫助研究人員最大化“微類星體”的發(fā)現。圖片：NASA
據美國宇航局（貝絲·里奇韋）：黑洞強大的引力場可以吞噬整個行星的物質——通常如此猛烈，以至于它們以被稱為射流的形式驅逐出接近光速的粒子流。科學家們知道這些高速射流可以加速這些被稱為宇宙射線的粒子，但對這一過程知之甚少。
研究人員使用美國國家航空航天局IXPE（成像X射線偏振探測器）航天器數據的最新發(fā)現為科學家提供了新的線索，說明粒子加速在這種極端環(huán)境中是如何發(fā)生的。這些觀察來自一個“微類星體”，這是一個由黑洞從伴星吸取物質組成的系統。
問題中的微類星體——斯蒂芬森和桑杜萊克433，或SS 433——位于天鷹座超新星遺跡W50的中心，距離地球約18，000光年。SS 433的強大射流扭曲了殘余物的形狀，并為其贏得了“海牛星云”的綽號，其速度約為光速的26%，即每秒超過48，000英里。SS 433于20世紀70年代末被發(fā)現，是迄今為止發(fā)現的第一顆微類星體。
IXPE的三臺機載望遠鏡測量了X射線光的一種特殊屬性，稱為偏振，它可以告訴科學家X射線頻率下電磁波的組織和排列。x射線偏振幫助研究人員了解在我們宇宙的極端區(qū)域（如黑洞周圍的環(huán)境）發(fā)生的物理過程，以及粒子如何在這些區(qū)域加速。
IXPE在2023年4月和5月花了18天時間研究SS 433東葉的一個這樣的加速地點，在那里發(fā)射是由高能電子在磁場中螺旋運動產生的——這一過程被稱為同步加速器輻射。
“IXPE數據顯示，加速區(qū)附近的磁場指向噴流移動的方向，”阿拉巴馬州亨茨維爾美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心的天體物理學家菲利普·卡勒特說。他是IXPE任務的主要研究員，也是SS 433研究結果的一篇新論文的主要作者。
Kaaret說:“用IXPE看到的高水平極化表明磁場是有序的，至少有一半的磁場沿同一方向排列。”
他說，這一發(fā)現出乎意料。研究人員長期以來一直認為噴流和星際介質（恒星之間的氣體和塵埃環(huán)境）之間的相互作用可能會產生沖擊，導致無序的磁場。
Kaaret說，這些數據表明了一種新的可能性——當強大的射流與星際物質碰撞時，它們內部的磁場可能會被“捕獲”并被拉伸，直接影響它們在粒子加速區(qū)域的排列。
自20世紀80年代以來，研究人員一直猜測SS 433的噴射流充當粒子加速器。2018年，位于墨西哥普埃布拉的高海拔Water Cherenkov天文臺的觀測人員驗證了噴流的加速效應，科學家們利用美國國家航空航天局的NuSTAR（核光譜望遠鏡陣列）和歐洲航天局的XMM-Newton天文臺確定了加速區(qū)域。
隨著研究人員繼續(xù)評估IXPE的發(fā)現并研究太空中的新目標，其數據也可能有助于確定相同的機制是否有助于調整各種現象排出的流出物中的磁場——從超新星遺跡中流出的黑洞射流到布拉扎爾斯等爆炸恒星噴出的碎片。
IXPE任務的意大利首席研究員Paolo Soffitta說:“IXPE的X射線偏振儀的成像能力使這種非常微妙的測量成為可能，使我們有可能在距離中心黑洞95光年的噴流小區(qū)域內探測到微弱的信號。”
這篇新論文詳細介紹了IXPE在SS 433的觀測結果，發(fā)表在最新一期的《天體物理學雜志》上。
關于任務
IXPE是美國國家航空航天局和意大利航天局與12個國家的合作伙伴和科學合作者的合作項目。IXPE由美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心領導。鮑爾航空航天公司總部位于科羅拉多州布魯姆菲爾德，與位于博爾德的科羅拉多大學大氣和空間物理實驗室共同管理航天器運營。