超乎想象的明亮：超光速X射线源如何超越爱丁顿理论极限

超乎想象的明亮：超光速X射线源如何超越爱丁顿理论极限在天体物理学的极端领域，有各种各样的现象似乎是反直觉的。例如，一个物体怎么可能不可能变得更亮？长期以来，这个被称为爱丁顿极限的极限被认为是一个天体可以有多亮的上限，而且它与该天体的质量直接相关。但是观察显示，一些天体甚至比这个理论极限还要亮，现在美国宇航局的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）收集的数据证实，这些天体事实上正在打破爱丁顿极限。但是为什么呢？NuSTAR航天器的插图，它有一个30英尺（10米）的桅杆，将光学模块（右）和焦平面的探测器（左）分开。这种分离对于用于探测X射线的方法是必要的。资料来源：NASA/JPL-Caltech简单的答案是磁场。或者至少这是最可能的答案。不幸的是，检验这个答案的唯一方法是观察天文物体，因为这些超光X射线源（ULXs）周围的磁场比我们在地球上能产生的任何东西都强数十亿倍。幸运的是，宇宙是一个广阔的地方，所以有大量的ULXs可供观察，以确定磁场是否是原因，但首先，必须了解首先是什么导致了限制。任何熟悉太阳帆板概念的人都明白，当光子碰到一个物体时，会产生压力，它可能不是很大的压力，但至少you一些。当超低频星接近光谱的亮部时，它们会发射出许多光子，这些光子的压力会把作为这些光子来源的气体和尘埃推开，阻止它们的供应，从而使物体变暗。对于为什么一些天体可能看起来更亮，人们提出了各种解释。其中一个最常见的解释是，许多超低频星体具有很强的方向性。在这种情况下，"风"会在源物体周围形成一个锥形结构，将光子推向一个特定的方向。如果这个方向刚好指向地球，那么这个物体就会显得比爱丁顿极限更亮。但是这项新的研究提供了一个不同的解释。它使用了来自NuSTAR的数据，这个天体最初在2014年被发现是一颗中子星。该天体，即M82X-2，从而推翻了之前的一个理论，即所有超低频星都必须是黑洞。中子星的质量比黑洞略小，但仍有巨大的引力，能使其附近的任何粒子汽化。这些被汽化的粒子就是产生NuSTAR所探测到的X射线能量的原因。M87X-2恰好创造了大量的这种能量，研究人员发现这是因为它每年从附近的一颗恒星中偷取90亿兆吨的物质。这相当于每年吞下1.5个地球。以这种物质转移为出发点，研究人员计算了M87X-2的预期亮度，发现这个数值与观测结果一致。而且这个数值也高于爱丁顿极限。这又指出了它究竟为什么会更高。在M87X-2的情况下，数据认可了一种理论，即被吸收到中子星中的原子本身被极端的磁场强迫成几乎像弦一样的形状，而不是通常的球形构造。这使得它们对光子的推送更具挑战性，从而使更多的质量聚集到恒星上，使它能够继续大规模地产生光子。对M87X-2和其他超低频星的进一步观测是必要的，以进一步检验这一理论。毫无疑问，随着NuSTAR和其他X射线观测站的继续工作，将会有更多这样的数据出现。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361901.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361901.htm

不是黑洞：天文学家可能需要重新思考伽玛射线暴是如何形成的

不是黑洞：天文学家可能需要重新思考伽玛射线暴是如何形成的一种叫做短时GRB的GRB是在两颗中子星碰撞时产生的。这些超密集的恒星其质量相当于我们的太阳，被压缩到比一个城市还要小，在其最后时刻触发GRB之前，在时空中产生称为引力波的涟漪。到目前为止，空间科学家们基本上同意为这种高能和短暂的爆发提供动力的"引擎"必须总是来自一个新形成的黑洞。然而，由英国巴斯大学的NuriaJordana-Mitjans博士领导的一个国际天体物理学家团队的新研究正在挑战这一科学正统观念。根据该研究的发现，一些短时的GRB是由超大质量星（又称中子星残余物）的诞生引发的，而不是黑洞。Jordana-Mitjans博士说。"这样的发现很重要，因为它们证实了新生的中子星可以为一些短时间的GRB提供动力，以及伴随着它们被探测到的跨电磁波谱的明亮发射。这一发现可能为定位中子星合并提供了一种新的方法，从而在我们搜索天空中的信号时找到引力波发射器。"相互竞争的理论关于短时的GRB，人们知道的很多。它们的生命开始于两颗中子星，它们一直在螺旋式地接近，不断地加速，最后碰撞。而从坠毁地点，一个喷射性的爆炸释放出伽马射线辐射，从而形成GRB，随后是一个较长的余辉。一天后，在爆炸过程中向四面八方排出的放射性物质产生了研究人员所说的千新星。然而，在两颗中子星相撞后究竟剩下什么？是碰撞的"产物"-并因此成为赋予GRB非凡能量的动力源，一直是一个争论不休的问题。由于巴斯领导的研究发现，科学家们现在可能更接近于解决这一争论。空间科学家们在两种理论之间存在分歧。第一种理论认为，中子星合并后短暂地形成了一颗质量极大的中子星，只是这颗星随后在几分之一秒内坍缩成一个黑洞。第二种理论认为，两颗中子星会形成一颗不那么重的中子星，其寿命更长。因此，几十年来一直困扰着天体物理学家的问题是：短时的GRB是由黑洞驱动还是由长寿命的中子星诞生驱动？迄今为止，大多数天体物理学家都支持黑洞理论，认为要产生GRB，就必须让大质量的中子星几乎瞬间坍缩。电磁信号天体物理学家通过测量产生的GRB的电磁信号来了解中子星碰撞的情况。源自黑洞的信号预计会与来自中子星残余物的信号不同。在这项研究中探索的GRB（被命名为GRB180618A）的电磁信号使Jordana-Mitjans博士和她的合作者清楚地认识到，一定是中子星残余物而不是黑洞引起了这个爆发。Jordana-Mitjans博士在阐述时说："我们的观测首次突出了来自一颗幸存的中子星的多个信号，这颗中子星在最初的中子星双星死亡后至少生存了一天。"研究报告的共同作者、巴斯大学银河系外天文学教授CaroleMunDELL教授说，她在巴斯大学担任银河系外天文学的HirokoSherwin客座教授。"我们很高兴能捕捉到这个短伽马射线暴的早期光学光线--如果不使用机器人望远镜，这在很大程度上还是不可能做到的。但是当我们分析我们的数据时，惊讶地发现我们无法用GRB的标准快速坍缩黑洞模型来解释它。我们的发现为即将到来的用鲁宾天文台LSST等望远镜进行的天空调查带来了新的希望，用这些望远镜可能会发现数十万颗这样的长寿命中子星在坍缩成为黑洞之前发出的信号。"消失的余辉最初让研究人员感到困惑的是，GRB180618A之后的余辉的光学光线在短短35分钟后就消失了。进一步的分析表明，由于某种持续的能量来源从后面推动它，导致负责如此短暂发射的物质正在以接近光速的速度膨胀。"我们的发现为即将到来的用鲁宾天文台LSST等望远镜进行的天空调查带来了新的希望，用这些望远镜我们可能会发现数十万颗这样的长寿命中子星在坍缩成为黑洞之前发出的信号。"更令人惊讶的是，这种发射有一个新生的、快速旋转的和高度磁化的中子星的印记，称为毫秒级磁星。研究小组发现，GRB180618A之后的磁星在放慢速度的同时，正在重新加热撞击后的剩余物质。在GRB180618A中，磁星驱动的光学发射比经典千新星的预期亮度要高一千倍。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338209.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338209.htm

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密当两颗中子星相互绕行时，它们会在时空中释放出称为引力波的涟漪。这些涟漪会消耗轨道的能量，直到两颗恒星最终相撞并合并成一个天体。科学家们利用超级计算机模拟探索了不同核物质模型的行为如何影响这些合并后释放的引力波。他们发现，残余物的温度与这些引力波的频率之间存在很强的相关性。下一代探测器将能够区分这些模型。中子星合并后约5毫秒，从上往下看，两种不同模拟中子星合并（上、下）的密度（右）和温度（左）对比图。资料来源：宾夕法尼亚州立大学雅各布-菲尔兹（JacobFields）。科学家利用中子星作为实验室，在地球上无法探测的条件下研究核物质。他们利用目前的引力波探测器来观测中子星合并，了解超密集冷物质的行为方式。然而，这些探测器无法测量恒星合并后的信号。这个信号包含了热核物质的信息。未来的探测器将对这些信号更加敏感。由于它们还能区分不同的模型，这项研究的结果表明，未来的探测器将帮助科学家们建立更好的热核物质模型。这项研究使用THC_M1对中子星合并进行了研究。THC_M1是一种模拟中子星合并的计算机代码，它考虑到了恒星强大引力场造成的时空弯曲以及致密物质中的中微子过程。研究人员通过改变状态方程中的比热容来测试热效应对合并的影响，比热容用于测量中子星物质温度上升一度所需的能量。为了确保结果的稳健性，研究人员以两种分辨率进行了模拟。他们用更近似的中微子处理方法重复了更高分辨率的运行。参考文献《双中子星合并中的热效应》，作者：JacobFields、AviralPrakash、MatteoBreschi、DavidRadice、SebastianoBernuzzi和AndrédaSilvaSchneider，2023年7月31日，《天体物理学杂志通讯》。DOI:10.3847/2041-8213/ace5b2《低三动量传递时中子-碳相互作用中核效应的识别》，2016年2月17日前，《物理评论快报》。DOI:10.1103/PhysRevLett.116.071802这项工作使用了宾夕法尼亚州立大学国家能源研究科学计算中心、匹兹堡超级计算中心和计算与数据科学研究所提供的计算资源。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404551.htm

中国发现宇宙最亮的伽马射线暴 位于24亿光年外

中国发现宇宙最亮的伽马射线暴位于24亿光年外观测表明，该伽马射线暴产生于距离地球24亿光年的宇宙深处，其亮度是此前伽马射线暴亮度纪录的50倍。用天文学家的话说，这是千年一遇的天体爆发事件。“慧眼”卫星全称硬X射线调制望远镜卫星(HXMT)，由中国航天科技集团五院抓总研制，2017年6月15日由长征四号乙运载火箭成功发射。“极目”空间望远镜全称“引力波暴高能电磁对应体全天监测器”(GECAM)，2020年12月10日由长征十一号运载火箭成功发射。“慧眼”卫星配备的高能X射线望远镜，凭借其在兆电子伏能区最大有效面积，探测到了这次伽马射线暴，并获得了其前兆辐射和早期余辉的高质量数据。通过本次观测，科研人员验证了“慧眼”卫星在探测极端爆发天体方面的独特设计，为后续开展相关观测研究打下了坚实的基础。作为我国自主研制的空间天文观测设备，“慧眼”卫星取得的重要科研成果，为人类深入理解伽马射线暴这类极端宇宙爆发现象提供了独特的宝贵资料，也为我国空间科学和天文基础研究作出了重要贡献。“慧眼”卫星是一颗具有重大科学意义、高度创新性与技术可靠性的科学卫星。2020年8月10日，“慧眼”卫星探测到10亿特斯拉的中子星表面磁场，刷新宇宙磁场直接测量的世界纪录。2022年7月1日，“慧眼”卫星再次刷新该纪录，探测到16亿特斯拉的中子星表面磁场。作为我国首颗空间X射线天文卫星，“慧眼”卫星填补了我国空间X射线天文卫星研制的空白，推动了空间技术的发展，实现了我国天文观测由地面观测到天地联合观测的跨越，树立了卫星研制工程与科学、工程与技术紧密结合的典范。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352693.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352693.htm

自1988年以来 太空中一个奇怪的物体大约每半小时闪烁一次

自1988年以来太空中一个奇怪的物体大约每半小时闪烁一次最近发表的一项研究描述了一种奇特的半规则无线电信号，从地球上观测到这种信号至少已出现了有35年之久。它的特性与已知宇宙中一些最极端的天体相似，但与其中任何一个都不完全吻合。科学家们是在观测银河面上的瞬态信号（即短暂出现和消失的射电源）时注意到这个被命名为GPMJ1839-10的天体的。其中最常见的类型是一种叫做脉冲星的中子星，它是科学界已知的最剧烈的死星之一。中子星是在一颗质量极大的恒星中心停止核聚变反应时产生的，它会在自身重量的作用下坍缩成一个物体，大小与一个城市差不多，但比一颗行星重数百万倍，其密度正好处于坍缩成黑洞的边缘。由于恒星的自转速度极快，从地球上看去，它们的磁极往往会发出极强的无线电波束，看起来就像在快速闪烁或"脉冲"，因此被称为脉冲星。然而，GPMJ1839-10的节奏要慢得多。它的信号似乎大约每22分钟重复一次，每次爆发持续30秒到5分钟。正常的脉冲星每秒可以旋转数百次。同样值得注意的是，这个信号源的模式一直出现在无线电档案中，至少可以追溯到1988年。2020年和今年1月提及GPMJ1839-10的论文表明，它可能是一种极其罕见的磁星，具有超长的脉冲周期。磁星是中子星的另一种类型，它能发出宇宙中最强大的磁场--比典型的中子星强大1000倍，比地球磁场强大万亿倍。不管这个天体是什么，它都会极大地影响我们目前对恒星生命周期最新阶段的理解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372181.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372181.htm

天文学家在古星系中心检测到长伽马射线爆发

天文学家在古星系中心检测到长伽马射线爆发一个国际天文学家小组在一个古老的星系中发现了一次长伽马射线爆发，这可能是由两颗独立的中子星合并引起的，这挑战了对此类爆发原因的传统理解。该团队使用多台望远镜分析了2019年的爆发，尽管考虑了其他潜在原因，但他们希望未来的观测能够澄清该现象的起源。过去普遍的共识是，只有当一颗非常重的恒星在其生命末期塌缩成超新星时，才会发生至少几秒钟的长伽马射线爆发。2022年，当两颗一生都互相绕转的大恒星最终变成中子星并碰撞成千新星时，发现了长伽马射线爆发的第二个潜在触发因素。现在到了2023年，长伽马射线暴似乎可以以第三种方式发生。“我们的数据表明，这是两颗独立的中子星合并的情况。因此，中子星并不是一生都在一起的。”首席研究员安德鲁·莱文（拉德堡德大学）说道。“我们怀疑中子星是被银河系中心许多周围恒星的引力推到一起的。”研究小组研究了尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台于2019年10月19日观测到的伽马射线爆发的后果。他们使用智利的双子座南望远镜、加那利拉帕尔马岛的北欧光学望远镜和哈勃太空望远镜。他们的观察表明，爆发是在一个古老星系中心附近引起的。这提供了两个指向两个来源合并的论据。第一个论点是，古代星系中几乎不存在可以塌缩成超新星的重恒星，因为重恒星通常出现在年轻星系中。此外，超新星会发出明亮的可见光，这在本例中没有被观察到。第二个论点是星系中心是繁忙的地方。有数十万颗普通恒星、白矮星、中子星、黑洞和尘埃云都围绕着超大质量黑洞运行。总共代表了超过1000万颗恒星和天体挤在几光年宽的空间中。“这个区域相当于我们的太阳和下一颗恒星之间的距离，”莱文解释道。“因此，在星系中心发生碰撞的可能性比我们所在的郊区高得多。”研究人员仍在为其他解释留下空间。长时间的伽马射线爆发也可能是由于中子星以外的致密天体（例如黑洞或白矮星）的碰撞造成的。未来，研究人员希望能够在引力波的同时观测长伽马射线爆发。这将帮助他们对辐射的来源做出更明确的陈述。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370397.htm