NuSTAR望远镜破解仙女座明亮的X射线之谜

NASA核分光望远镜阵(NuSTAR)在距离银河系最近的大型星系，即——仙女座星系中，识别出一颗脉冲星候选体。这颗可能的脉冲星在高能波段（25 keV以上能量）的亮度超过了仙女座星系全部黑洞同波段亮度的总和。

图片来源：NASA／加州理工学院喷气推进实验室／戈达德航天中心／约翰霍普金斯大学

银河系的近邻——仙女座星系，拥有一个释放高能X射线的主能量源，但此前它的身份始终不为人知。直到最近的一项新研究报告指出，NASA的NuSTAR（核分光望远镜阵）计划已定位了一个能够释放这种高能射线的目标。

研究人员称，这个被命名为Swift J0042.6+4112的目标，可能是一颗拥有极强磁场并飞速旋转的脉冲星，它是一颗死亡恒星的致密残骸。这个解释建立在对它释放的高能X射线进行测量的基础上，NuSTAR在这方面拥有超凡的能力。这个目标的电磁波谱与银河系中已知的脉冲星非常相似。

该目标或许在一个双星系统内，来自恒星伴星的物质被拉到脉冲星上，而这些物质被加热后，释放出了高能射线。

“直到用NuSTAR看到它，我们才知道它是什么。”研究论文的首席作者——约翰霍普金斯大学的Mihoko Yukita说。这项研究发表在《天体物理学报》上。

在NuSTAR拍摄的仙女座（也称M31）X射线图像上，这颗脉冲星候选体显示为一个小蓝点，蓝色代表最高能量的X射线。它看上去比仙女座星系的其他任何天体都要亮。

这项研究整合了多个飞行器得出的大量观测结果。2013年，NASA的雨燕(Swift)卫星报告它是一个高能源，但具体属于哪一类型却未可知，那个区域内还有许多释放低能X射线的天体。最初在上世纪70年代， NASA的爱因斯坦天文台（Einstein Observatory）认为它是一个释放较低能量X射线的源。其他飞行器，例如NASA的钱德拉X射电望远镜和欧洲航天局（ESA）的XMM—牛顿卫星也发现了它。但是，直到NuSTAR在雨燕（Swift）卫星数据辅助下开展这项新研究之前，研究人员始终没有意识到主宰释放仙女座高能X射线光的正是这颗可能的脉冲星。

以往天文学家们认为，质量比脉冲星更大的活跃的正在吞噬物质的黑洞主宰着星系中高能X射线的释放。当气体以螺旋运动结构逐渐靠近黑洞吸积盘时，气体物质被加热到极高的温度并释放出高能射线。这颗可能的脉冲星在高能波段（25 keV以上能量）的亮度超过了仙女座星系全部黑洞同波段亮度的总和。

即使是仙女座中心的超大质量黑洞也无法像它一样释放出如此高能量的X射线。无法想象，单独一颗脉冲星就可以在星系中占据释放高能X射线的主导地位。

“仅凭这张图像，NuSTAR让我们意识到脉冲星系统作为星系中释放X射线的成员具有普遍的重要性，以及仙女座高能X射线释放仅由被一颗脉冲星主宰的可能性。”来自马里兰州格林贝尔特哥达德航天飞行中心的论文合著者安.霍恩施迈耶（Ann Hornschemeier）说。

仙女座是一个比银河系略大的旋涡星系，它距我们所在的星系250万光年。在浩瀚的宇宙尺度下，这个距离非常小。观测者可以在黑暗、清晰的夜晚以肉眼进行观测。

“因为我们不能脱离银河系而以无偏差的方式来研究自身，仙女座就是离我们最近的在镜子中看到的我们星系的样子。” 霍恩施迈耶说。

NuSTAR是一个小型探测器项目，由加州理工学院(Caltech)领导，由喷气推进实验室（JPL）管理，服务于华盛顿美国宇航局科学使命理事会。NuSTAR项目与丹麦技术大学和意大利空间局（ASI）开展合作，航天器由弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司制造。NuSTAR的任务操控中心设在加州大学伯克利分校，官方资料档案存放于NASA高能天体物理科学档案研究中心，由ASI提供任务地面站和镜像档案。JPL由加州理工学院为NASA进行管理。（译者：幸福 校对：傅煜铭 柯宁）