質子、電子，黑洞噴流產生 X 射線與誰有關？

在超大質量黑洞周圍極端環境中，科學家對於 X 射線如何從中產生有 2 種解釋機制，一種涉及質子，另一種涉及電子。近日 NASA IXPE 太空天文台探測結果證實，高速移動的電子與光子相互作用是 X 射線產生主因，解開長期對黑洞噴流機制的疑問。

蝎虎座 BL（BL Lacertae）是一個活躍核心核，中心區域坐落被明亮吸積盤包覆的超大質量黑洞，隨著活動，黑洞還發出指向地球的噴流，是科學家觀察收集資料的好對象。

NASA 指出，科學家對黑洞噴流的 X 射線如何產生有 2 種假設，一種涉及質子，另一種涉及電子，它們在 X 射線偏振都具不同特徵。如果黑洞噴流的 X 射線高度偏振，代表 X 射線由質子在噴流磁場中旋轉、或與噴流光子相互作用後產生；如果 X 射線偏振程度較低，則表明是電子與光子相互作用導致 X 射線產生。

由 3 台相同望遠鏡組成的 IXPE 太空天文台 2021 年 12 月 9 日投入運行，是當今唯一可進行偏振測量的望遠鏡。近日天文學家透過 IXPE 觀測蝎虎座 BL 的結果表明，X 射線光偏振較低（不超過 7.6%），表明電子才是 X 射線形成主因。

NASA 解釋，當光子與高速移動的帶電粒子（通常是電子）相互作用引起康普頓散射現象，電子具足夠能量將紅外光散射到 X 射線波長，證實透過康普頓效應與光子相互作用的電子能解釋 X 射線，解決終於解開噴流機制長期困擾科學家的謎團之一。