一個神秘的天體會如此明亮,物理學家認為它只能是爆炸產生的,但真是這樣的嗎?這讓科學家們感到極度困惑。
上圖:ASA觀測顯示M82 X-2的X射線能量脈動。
NASA一直在跟蹤所謂的“超發光X射線源”,即亮度可以是太陽1000萬倍的物體,想了解它們的工作原理。
但這些天體在理論上是不可能存在的,因為它們打破了愛丁頓極限。愛丁頓極限(Eddington limit)是天體物理學的一條規則,規定一個物體在分裂之前只能達到一定的亮度。
一項新的研究明確證實,距離我們1200萬光年的超新星“M82 X-2”和之前的觀測結果一樣明亮。
上圖:在這張偽彩色可見光照片中,梅西耶82星系內部顯示了一個名為M82X-2的超亮X射線源。
發光的物體應該會把物質推開
亞瑟·愛丁頓法則背后的原理很簡單。這種規模的亮度只來自于物質(比如行星解體后殘留的星塵)它們向內落向一個大質量物體,比如黑洞或死亡的恒星。
由于受到大質量物體強烈引力的牽引,這種材料會被加熱并發光。落向大質量物體的物質越多,它就越亮。但是,這里也有個問題。
在某一點上,如此多的物質被拉進來,以至于它發出的輻射應該能夠壓倒來自大質量物體的引力。這意味著在某一時刻,來自物質的輻射會把它推開,它就會停止下落。
但是,如果它沒有落入黑洞,物質就不應該輻射,這也意味著這個物體不應該那么亮。這就是愛丁頓極限。
上圖:一張拼接照片顯示了梅西耶82星系在可見光(左側)和X射線下的景象。
M82 X-2 實現了不可能
由于愛丁頓極限,科學家們質疑超新星(ULX)的亮度是否確實是由大量物質落入其中造成的。
例如,有一種理論認為,強烈的宇宙風將所有物質集中在一個錐體中。在這個理論中,圓錐體將指向地球,這將產生一束光,在我們看來,這束光會顯得比物質均勻地分散在 ULX 周圍要亮得多。
但一項針對 M82 X-2 的新研究推翻了錐理論,M82X-2是梅西耶82星系中一顆脈動的中子星造成的超新星。(中子星是恒星耗盡能量并死亡時留下的超密度物體。)
NASA的一份聲明稱,這項分析發表在今年4月的《天體物理學雜志》(The Astrophysical Journal)上,發現 M82 X-2 每年會從鄰近的一顆恒星吸收大約90億億噸物質,這大約是地球質量的1.5倍。
這意味著,超新星(ULX)的超級亮度是由突破極限的物質量造成的。
上圖:在這張超新星的照片中,熾熱的氣體被拉到中子星上。恒星發出的強磁場顯示為綠色。
超強磁場可以使原子屈服
鑒于這些信息,另一種解釋就成了解釋 ULX 的主要理論。但是,這也更奇怪了。
在這個理論中,超強磁場從中子星發射出來。NASA的聲明說,這些物質非常強大,它們會壓扁落入恒星的物質的原子,使這些原子的形狀從球體變成細長的弦。
在這種情況下,來自這些被壓扁的原子的輻射,將很難將物質推開,這就解釋了為什么這么多物質可以落入恒星而不會分裂。
問題是,我們永遠無法在地球上驗證這個理論。這些理論上的磁場必須非常強大,以至于地球上沒有磁鐵可以復制它們。
該研究的作者、意大利國家天體物理研究所卡利亞里天文臺的天體物理學家馬特奧·巴切蒂(Matteo Bachetti)在美國宇航局的聲明中說:“這就是天文學之美。通過觀察天空,我們擴展了研究宇宙如何運行的能力。另一方面,我們可能建立真正的實驗來快速得到答案。我們只能等待宇宙向我們展示它的秘密。”
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