以约光速的三分之一，冲向宇宙！

高能宇宙束

在我们的宇宙中，天文学家已经观测到许多被称为喷流的高能宇宙束。当主要由尘埃和气体构成的物质落向致密的中心天体（如中子星、黑洞）时，就会产生喷流。

最强大的喷流来自于星系中心的超大质量黑洞，它们的能量输出可以影响整个星系，甚至是一个星系团的演化。因此，喷流是宇宙中非常重要的一个特征。

然而，虽然喷流很常见，但天文学家仍然没有完全理解它们的发射机制。现在，在一项新发表于《自然》杂志的研究中，研究人员利用一种巧妙的方法，成功地测量了由中子星驱动的喷流，获取了许多重要的信息。

一个关键的线索

当一颗大质量恒星在耗尽所有燃料时，其核心会坍缩成宇宙中最致密的天体——中子星或黑洞。

过去的研究表明，来自黑洞的喷流往往是明亮的。但中子星的喷流通常要暗淡得多，因此天文学家对它们的了解也少得多。这使得研究人员无法比较不同天体发射的喷流，阻碍了他们获得很多有用的信息。

与黑洞相比，中子星既有固体的表面又拥有磁场，落在它们上面的气体会释放更少的引力能。这些特性都会影响到它们的喷流是如何发射的，因此，对中子星喷流的研究尤为重要。

关于喷流是如何发射的一个关键线索，就是它们的速度。如果能确定喷流的速度会如何随中子星的质量或旋转改变，就能为理论预测提供有力的检验。但是，想要准确地测量喷流速度以进行这样的检验是极具挑战性的。

宇宙测速相机

在过去，对中子星的喷流进行测量之所以困难，是因为喷流是稳定的流动。这意味着对计时器来说，缺乏一个单一的起始点。在新的研究中，研究人员巧妙地利用了恒星表面的失控的热核爆炸，为观测剧烈的喷流过程提供了新的视角。

中子星有着极强的引力，它们可以从附近的伴星上“偷走”物质。虽然其中一些气体会以喷流的形式向外发射，但大多数气体最终会落在中子星上。随着物质的堆积，中子星变得越来越热，密度也越来越大。

当足够多的物质聚集起来时，就会引发热核爆炸。失控的核聚变反应一旦发生，就会迅速扩散，吞没整个恒星。聚变会持续几秒到几分钟，并导致短暂的X射线暴的发射。这些短暂的X射线信号，可以被用作为测速所需的“发令枪”。

明亮的白色球代表中子星，其强大的引力会吸引伴星的物质。（图/ESA）

研究人员推测，热核爆炸应该会扰乱中子星的喷流。于是，他们用澳大利亚望远镜致密阵，在射电波波段对喷流进行了三天观测，试图捕捉这种扰乱。与此同时，他们还使用欧洲空间局的国际γ射线天体物理实验室（INTEGRAL），来捕捉X射线信号。

他们惊讶地发现，每次X射线脉冲后，喷流都会变得更加明亮。也就是说，热核爆炸不仅没有扰乱喷流，反而为它们提供了动力。

研究人员解释道，之所以会出现这样的情况，可能是因为X射线脉冲导致中子星周围旋转的气体更快地向内坠落，这反过来又为喷流提供了更多的能量和材料。

更重要的是，研究人员利用X射线暴确定了喷流的发射时间。他们计算了它们向外移动，直到在两种不同的射电波波段下可见的时间。这些“起点”和“终点”为研究人员提供了一个特殊的“宇宙测速相机”。

在这个宇宙测速相机的帮助下，研究人员测得由中子星驱动的喷流，以约光速的三分之一冲向宇宙。

离谜团更近一步

这项研究为测量中子星喷流速度带来了一种新的技术。接下来，研究人员计划观测具有不同质量和旋转速率的中子星将具有怎样的喷流速度。这将有助于更接近于弄清楚如此强大的宇宙喷流是如何发射的，使天文学家能够更直接地检验理论模型。

#创作团队：

编译：不二北斗

排版：雯雯

#参考来源：

https://theconversation.com/a-cosmic-speed-camera-just-revealed-the-staggering-speed-of-neutron-star-jets-in-a-world-first-226729

https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/?newsItem=8a1785d88e515411018e80adb20041d7

#图片来源：

封面图&首图：Danielle Futselaar and Nathalie Degenaar, Anton Pannekoek Institute, University of Amsterdam