天天关注：原创比太阳亮1000万倍的光源，到底是爆炸闪光还是颠覆物理学的天体？

2023-05-11 12:15:18 知新了了

一个神秘的天体会如此明亮，物理学家认为它只能是爆炸产生的，但真是这样的吗？这让科学家们感到极度困惑。

上图：ASA观测显示M82 X-2的X射线能量脉动。

(资料图片仅供参考)

NASA一直在跟踪所谓的“超发光X射线源”，即亮度可以是太阳1000万倍的物体，想了解它们的工作原理。

但这些天体在理论上是不可能存在的，因为它们打破了爱丁顿极限。爱丁顿极限（Eddington limit）是天体物理学的一条规则，规定一个物体在分裂之前只能达到一定的亮度。

一项新的研究明确证实，距离我们1200万光年的超新星“M82 X-2”和之前的观测结果一样明亮。

上图：在这张伪彩色可见光照片中，梅西耶82星系内部显示了一个名为M82X-2的超亮X射线源。

发光的物体应该会把物质推开

亚瑟·爱丁顿法则背后的原理很简单。这种规模的亮度只来自于物质（比如行星解体后残留的星尘）它们向内落向一个大质量物体，比如黑洞或死亡的恒星。

由于受到大质量物体强烈引力的牵引，这种材料会被加热并发光。落向大质量物体的物质越多，它就越亮。但是，这里也有个问题。

在某一点上，如此多的物质被拉进来，以至于它发出的辐射应该能够压倒来自大质量物体的引力。这意味着在某一时刻，来自物质的辐射会把它推开，它就会停止下落。

但是，如果它没有落入黑洞，物质就不应该辐射，这也意味着这个物体不应该那么亮。这就是爱丁顿极限。

上图：一张拼接照片显示了梅西耶82星系在可见光（左侧）和X射线下的景象。

M82 X-2 实现了不可能

由于爱丁顿极限，科学家们质疑超新星（ULX）的亮度是否确实是由大量物质落入其中造成的。

例如，有一种理论认为，强烈的宇宙风将所有物质集中在一个锥体中。在这个理论中，圆锥体将指向地球，这将产生一束光，在我们看来，这束光会显得比物质均匀地分散在 ULX 周围要亮得多。

但一项针对 M82 X-2 的新研究推翻了锥理论，M82X-2是梅西耶82星系中一颗脉动的中子星造成的超新星。（中子星是恒星耗尽能量并死亡时留下的超密度物体。）

NASA的一份声明称，这项分析发表在今年4月的《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上，发现 M82 X-2 每年会从邻近的一颗恒星吸收大约90亿亿吨物质，这大约是地球质量的1.5倍。

这意味着，超新星（ULX）的超级亮度是由突破极限的物质量造成的。

上图：在这张超新星的照片中，炽热的气体被拉到中子星上。恒星发出的强磁场显示为绿色。

超强磁场可以使原子屈服

鉴于这些信息，另一种解释就成了解释 ULX 的主要理论。但是，这也更奇怪了。

在这个理论中，超强磁场从中子星发射出来。NASA的声明说，这些物质非常强大，它们会压扁落入恒星的物质的原子，使这些原子的形状从球体变成细长的弦。

在这种情况下，来自这些被压扁的原子的辐射，将很难将物质推开，这就解释了为什么这么多物质可以落入恒星而不会分裂。

问题是，我们永远无法在地球上验证这个理论。这些理论上的磁场必须非常强大，以至于地球上没有磁铁可以复制它们。

该研究的作者、意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台的天体物理学家马特奥·巴切蒂（Matteo Bachetti）在美国宇航局的声明中说：“这就是天文学之美。通过观察天空，我们扩展了研究宇宙如何运行的能力。另一方面，我们可能建立真正的实验来快速得到答案。我们只能等待宇宙向我们展示它的秘密。”

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