遠方星系乍現神祕綠光,分析確認為罕見 X 射線源

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 06 日 18:48 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly


在觀測一個距離千萬光年遠的螺旋星系時,科學家忽見該星系於短短 10 天內閃現極其明亮的綠色光源,並且 10 天之後又消失無蹤,有如宇宙煙花,經分析確認為極其罕見的超亮 X 射線源。科學家表示,案發現場可能是一個黑洞摧毀了一顆小恆星,也有可能是中子星。

超亮 X 射線源(ultraluminous x-ray source,ULX)是宇宙中極其罕見的光源,大多數 ULX 都會持續發光,因為它們可能是由一個密集物體(比如黑洞)產生,通常一個星系含有 1 個 ULX,但也有些星系包含不只 1 個,比如新研究中,加州理工學院團於 2017 年觀察的 NGC 6946 螺旋星系;至於銀河系,科學家還沒找出我們家園的 ULX 藏在哪裡。

而在愛丁頓光度中,ULX 的光度通常超過中子星甚至恆星黑洞,目前科學家還不清楚 ULX 的動力機制,一些模型認為可能來自中介質量黑洞。

2017 年時,NASA 的核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)將鏡頭指向 NGC 6946 星系──著名的焰火星系(Fireworks Galaxy),科學家原本想研究星系中的超新星(首圖中亮藍光點),在第一次觀測期間,NuSTAR 還沒有發現首圖中左下的綠色光點,然而 10 天之後 NuSTAR 再度觀察,卻發現星系突然出現明亮綠光。

更奇妙的是,10 天之後換 NASA 錢卓拉 X 射線天文台投入觀測,結果這道綠光已然消失無蹤,經分析確認是超亮 X 射線源,研究人員命名為 ULX-4。如此明亮的光源在短短 10 天內突然閃現,已不是常見的天文事件,而它又在短短 10 天後便消失,那就更加罕見了。

研究人員首先排除了超新星的可能性,因為望遠鏡並沒有檢測到可見光,新研究主要作者、加州理工學院天體物理學家 Hannah Earnshaw 指出, ULX-4 更可能是一個黑洞迅速撕碎一顆小恆星,殘骸進入吸積盤高速圍繞黑洞旋轉,過程中物質被加熱到數百萬度而發出 X 射線。

不過 ULX-4 可能不是單一事件,所以也有源自中子星的可能性。中子星磁場非常強大,以至於能產生「吸積柱」,可像黑洞一樣吸收物質並形成一個快速旋轉的圓盤,該過程也會輻射超亮 X 射線源(雖然和黑洞產生 ULX 的機制不太相同);加上如果中子星的旋轉速度特別快,磁場就會形成一道屏障,阻止恆星成為明亮且持續的 X 射線源,這也就能解釋為何 ULX-4 突然出現和消失。

幸運的是,假如光源起點是中子星,那麼 ULX 閃光勢必在未來某個時刻再度出現,天文學家只要多留意這個爆發現場就能加以驗證。新論文發表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。

(首圖來源:NASA