中子星神奇一幕 挑战天文学理论

　　近期，欧洲太空总署通过太空仪器，意外捕捉到一股来自中子星的奇异星风。它并非预期的高速喷射，而是缓慢且成雾状。该发现挑战传统的太空物理学，更展示中子星周围吸积盘的温度，可能是决定宇宙能量如何流动的关键。

　　这项观测来自于“X射线成像与光谱仪”（XRISM）任务团队，是由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）牵头，与美国太空总署（NASA）和欧洲太空总署（ESA）共同合作，专门用来观测宇宙黑洞、中子星与其它星体。

　　XRISM团队专门使用两台设备，一台名为“Resolve”的X射线量能器，用于测量单个X射线光子的能量，能提供前所未有的能量分辨率（仪器区分X射线的颜色能力），以及一台名为“Xtend”的广角X射线CCD相机，用于对周围区域进行成像。

　　研究人员用Resolve仪器观测了中子星“GX13+1”，GX13+1曾经是更大的恒星爆炸后留下的致密残骸。GX13+1发出明亮的X射线，这些X射线来自一个超高温物质组成的“吸积盘”。该吸积盘螺旋式地向内移动，在撞击中子星表面时，其强大的流动也会引发外向的星风，进而影响周围空间。

　　“吸积盘”是指一团物质绕着中心天体（黑洞、中子星、白矮星或年轻恒星）高速旋转，由于高速碰撞与摩擦，产生大量热与光，形成一个明亮的盘状结构。吸积盘在强引力环境下普遍产生星风，这种风通常会在一些黑洞和中子星中出现。

　　这次研究团队专家选择GX13+1，是因为它周围发生的物理过程，可能与超大质量黑洞周围的过程相似。因此，团队选择这颗中子星系统作为更近、更明亮的目标，以便清晰揭示其潜在的物理机制。

　　事实上，中子星产生的星风不仅仅是宇宙奇观，更可能驱动宇宙大规模演化。原因是类似的星风，也会从星系中心的超大质量黑洞系统吹出。它们的威力足以压缩巨大的分子云，触发恒星诞生，也可以加热驱散这些分子云，阻止或抑制恒星的形成。

　　不过，研究团队观察到，GX13+1中子星周围吸积盘喷射的星风，与超大质量黑洞附近的星风有着天壤之别。先前XRISM观测到的爱丁顿极限（Eddington limit）超大质量黑洞外流，是速度极高的团块状强风，相较之下GX13+1的外流速度则显得缓慢、平滑且如同雾气。

　　数据显示，GX13+1外流的风速接近每小时100万公里，而爱丁顿超大质量黑洞周围产生的风速可超过每小时2亿公里，其速度是光速的20%到30%。

　　该现象挑战了星风如何形成，以及如何重塑周围环境的理论，原因是两者明明都来自接近“爱丁顿极限”系统。对此，研究人员提出疑问，如果这些风真的只是由辐射压力驱动的，为什么它们会不同呢？他们认为，答案可能在中心天体周围吸积盘的“温度”。

　　超大质量黑洞周围的吸积盘，往往比拥有中子星或黑洞恒星级系统中的吸积盘温度更低。

　　他们认为，虽然超大质量黑洞周围吸积盘的亮度极高，但体积庞大导致能量分散在广阔区域，使温度相对较低，其辐射峰值主要集中在紫外线波段。相比之下，像中子星这类恒星质量系统的吸积盘，体积小能量集中，温度更高，因此主要以产生X射线为主。

　　“恒星质量系统”是指质量约在100个太阳质量以内的天体系统，通常是指低质量X射线双星（LMXBs）、中子星系统（脉冲星、磁星、吸积中子星）、恒星质量黑洞双星与吸积白矮星。

　　研究人员解释，紫外线比X射线更容易与物质相互作用，而这种差异使得紫外线能够更有效地推动物质，这也许是超大质量黑洞附近，为什么能观测到高速星风的主要原因。

　　他们表示，如果这种解释成立，它将完善科学家对极端环境下能量和物质交换的理解，也有助于阐明这些过程如何影响星系的形成，以及宇宙整体的演化。

中子星及其吸积盘的艺术假想图。（公有领域）

　　欧洲太空总署XRISM计划科学家马泰奥‧瓜伊纳齐（Matteo Guainazzi）对该总署新闻室表示，“当我们看到数据中如此丰富的细节时，感觉就像见证了一个足以改变游戏规则的成果。这也代表我们追逐了几十年的梦想，终于实现了。”

　　该研究的主要研究员、英国杜伦大学（Durham University）的克里斯‧唐恩（Chris Done）补充说，“这股风的风速之慢，以及它的浓稠程度，至今仍让我感到惊讶。就像我们透过一层雾气看太阳一样。当雾气越浓，周围就显得更暗淡。”

　　欧洲太空总署研究员卡米尔‧迪茨（Camille Diez）表示，“XRISM前所未有的分辨率，让我们能够更详细地研究这些天体，同时为下一代高解析度X射线望远镜（如NewAthena）铺平道路。”