NuSTAR卫星确认双星系统发射宇宙射线

当Eta Carinae的恒星彼此接近时，它们的风碰撞并发出X射线。（图像：美国国家航空航天局（NASA）

一项由国际航空航天局（NASA）的NuSTAR卫星组成的国际合作组织透露，银河系中两个最大的恒星能够产生宇宙射线。他们的结果发表在本月的《自然天文学》上。

在您读这句话的时间里，数百束宇宙射线在我们的身体中猛击。宇宙射线主要由质子和电子组成，而最小部分由X射线和伽马射线组成。这些高能粒子射流不仅构成了宇航员和飞机飞行员所接受的辐射的相当大的一部分，而且还可以到达银河系的末端。

科学家发现宇宙射线可能来自超新星残留物，中子星或来自太阳的太阳耀斑。尽管如此，它们的起源还是一个谜。它们可能来自外层空间的其他部分。但是，找出何处并非易事。

“由于这些粒子带电，当存在磁场时它们会漂移，”高桥裕光说。“这意味着当从地球上观察到它们时，我们无法准确分辨它们的来源。”高桥是广岛大学的天体物理学家，也是该研究的合著者。

Eta Carinae恒星风的计算机模拟。两个黑点是星星。颜色越浅，恒星风的密度越大。（图像：NASA的戈达德太空飞行中心/ T。马都拉）

高桥和他的团队对距地球7500光年的双星系统Eta Carinae感兴趣。这两颗恒星很重，一颗比我们的太阳重三十倍，另一颗比我们的太阳重九十倍，并且被认为是宇宙射线的来源。该团队利用费米伽马射线望远镜进行的实验得出的结论为基础，在该实验中，他们发现了来自Eta Carinae地区周围的伽马射线源。

但是，他们收集的图像的分辨率还不够清晰，无法确认这些射线是从这个恒星系统还是其他地方射来的。高桥说：“我们必须找到一种不同的方式来找到它们的来源，方法是使用更灵敏的探测器测量X射线和伽马射线。”

对于这个实验，高桥和他的同事通过美国宇航局最近发射的X射线卫星NuSTAR观测了Eta Carinae。费米可以分辨出大约1度或两倍于从地球观察到的满月角直径的图像。另一方面，NuSTAR的费米角分辨率高出十分之一，与人眼相似。

由于使用了NuSTAR，高桥的团队不仅确认了伽玛射线是来自费塔任务中所怀疑的Eta Carinae，而且还推断出宇宙射线是如何从Eta Carinae发出的。

Eta Carinae的恒星大约每五年旋转一次。恒星如此巨大且炽热，以至于它们发出无休止的带电粒子流，称为恒星风。当它们彼此接近时，它们的风碰撞并形成可以发射X射线的热等离子体。这次，高桥的团队证实了碰撞也形成了冲击波。来回发射的粒子的能量越来越高，它们加速到接近光速。然后，这些超高能粒子或宇宙射线逃离冲击区域并在整个空间中散射。

高桥的发现将双星系统确立为宇宙射线的来源。他预测，未来对宇宙射线起源的研究可能会导致对物理学和我们的宇宙基本原理的进一步理解。

出版物：滨口贤治等人，“大规模二元Eta Carinae中碰撞风冲击加速产生的非热X射线”，《自然天文学》（2018年）