美国国家航空航天局的IXPE帮助研究人员最大化“微类星体”的发现

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美国国家航空航天局的IXPE帮助研究人员最大化“微类星体”的发现。图片：NASA

（）据美国宇航局（贝丝·里奇韦）：黑洞强大的引力场可以吞噬整个行星的物质——通常如此猛烈，以至于它们以被称为射流的形式驱逐出接近光速的粒子流。科学家们知道这些高速射流可以加速这些被称为宇宙射线的粒子，但对这一过程知之甚少。

研究人员使用美国国家航空航天局IXPE（成像X射线偏振探测器）航天器数据的最新发现为科学家提供了新的线索，说明粒子加速在这种极端环境中是如何发生的。这些观察来自一个“微类星体”，这是一个由黑洞从伴星吸取物质组成的系统。

问题中的微类星体——斯蒂芬森和桑杜莱克433，或SS 433——位于天鹰座超新星遗迹W50的中心，距离地球约18，000光年。SS 433的强大射流扭曲了残余物的形状，并为其赢得了“海牛星云”的绰号，其速度约为光速的26%，即每秒超过48，000英里。SS 433于20世纪70年代末被发现，是迄今为止发现的第一颗微类星体。

IXPE的三台机载望远镜测量了X射线光的一种特殊属性，称为偏振，它可以告诉科学家X射线频率下电磁波的组织和排列。x射线偏振帮助研究人员了解在我们宇宙的极端区域（如黑洞周围的环境）发生的物理过程，以及粒子如何在这些区域加速。

IXPE在2023年4月和5月花了18天时间研究SS 433东叶的一个这样的加速地点，在那里发射是由高能电子在磁场中螺旋运动产生的——这一过程被称为同步加速器辐射。

“IXPE数据显示，加速区附近的磁场指向喷流移动的方向，”阿拉巴马州亨茨维尔美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心的天体物理学家菲利普·卡勒特说。他是IXPE任务的主要研究员，也是SS 433研究结果的一篇新论文的主要作者。

Kaaret说:“用IXPE看到的高水平极化表明磁场是有序的，至少有一半的磁场沿同一方向排列。”

他说，这一发现出乎意料。研究人员长期以来一直认为喷流和星际介质（恒星之间的气体和尘埃环境）之间的相互作用可能会产生冲击，导致无序的磁场。

Kaaret说，这些数据表明了一种新的可能性——当强大的射流与星际物质碰撞时，它们内部的磁场可能会被“捕获”并被拉伸，直接影响它们在粒子加速区域的排列。

自20世纪80年代以来，研究人员一直猜测SS 433的喷射流充当粒子加速器。2018年，位于墨西哥普埃布拉的高海拔Water Cherenkov天文台的观测人员验证了喷流的加速效应，科学家们利用美国国家航空航天局的NuSTAR（核光谱望远镜阵列）和欧洲航天局的XMM-Newton天文台确定了加速区域。

随着研究人员继续评估IXPE的发现并研究太空中的新目标，其数据也可能有助于确定相同的机制是否有助于调整各种现象排出的流出物中的磁场——从超新星遗迹中流出的黑洞射流到布拉扎尔斯等爆炸恒星喷出的碎片。

IXPE任务的意大利首席研究员Paolo Soffitta说:“IXPE的X射线偏振仪的成像能力使这种非常微妙的测量成为可能，使我们有可能在距离中心黑洞95光年的喷流小区域内探测到微弱的信号。”

这篇新论文详细介绍了IXPE在SS 433的观测结果，发表在最新一期的《天体物理学杂志》上。

关于任务

IXPE是美国国家航空航天局和意大利航天局与12个国家的合作伙伴和科学合作者的合作项目。IXPE由美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心领导。鲍尔航空航天公司总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德，与位于博尔德的科罗拉多大学大气和空间物理实验室共同管理航天器运营。