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美國國家航空航天局的NICER繪制了反復發生的宇宙碰撞碎片圖

美國

據美國國家航空航天局（Jeanette Kazmierczak）：得益于美國國家航空航天局NICER（中子星內部成分探測器）和其他任務的數據，天文學家首次探測了怪物黑洞附近重復X射線爆發的物理環境 。
科學家們最近才遇到這類X射線耀斑，稱為QPE，或準周期性爆發 。天文學家昵稱為Ansky的系統是發現的第八個QPE源，它產生了迄今為止見過的最具能量的爆發 。安斯基火山在時間和持續時間方面也創下了紀錄 ， 每4.5天左右爆發一次，持續約1.5天 。
劍橋麻省理工學院的研究生Joheen Chakraborty說：“這些QPE是神秘而非常有趣的現象 ?！??！白钣腥さ姆矫嬷皇撬鼈兊臏手芷谛?。我們仍在開發我們需要的方法和框架，以了解QPE的原因，Ansky的不同尋常的特性正在幫助我們改進這些工具 。”
Ansky的名字來源于ZTF19acnskyy，這是2019年可見光爆發的綽號 。它位于室女座一個距離我們約3億光年的星系中 。這一事件首次表明 ， 可能正在發生一些不尋常的事情 。
由Chakraborty領導的一篇關于Ansky的論文于周二發表在《天體物理學雜志》上 。
一種主流理論認為，QPE發生在質量相對較低的物體穿過超大質量黑洞周圍的氣體盤的系統中，超大質量黑洞的質量是太陽的數十萬到數十億倍 。
當低質量物體穿過圓盤時，它的通過會驅逐出膨脹的熱氣云，我們在X射線中觀察到這些熱氣云是QPE 。
科學家們認為，爆發的準周期性發生是因為較小物體的軌道不是完美的圓形，隨著時間的推移會螺旋向黑洞 。此外，靠近黑洞的極端引力扭曲了時空結構，改變了物體的軌道，使它們在每個周期都不會自我閉合 ?？茖W家目前的理解表明，火山爆發會重復，直到圓盤消失或軌道物體解體，這可能需要幾年時間 。

美國國家航空航天局的NICER繪制了反復發生的宇宙碰撞碎片圖


天文學家稱之為Ansky的系統位于這張照片中心的星系中 ， 是最近發現的一系列準周期性爆發的所在地 。圖像：斯隆數字巡天
“安斯基的極端性質可能是由于其超大質量黑洞周圍的圓盤的性質，”千年天體物理研究所、千年天體物理學研究所和智利瓦爾帕萊索大學的千禧核橫向研究和技術探索超大質量黑洞的天體物理學家洛雷娜·埃爾南德斯·加西亞說 ?！霸诖蠖鄶礠PE系統中 ， 超大質量黑洞可能會撕裂一顆經過的恒星，形成一個非常靠近它自己的小圓盤 。在Ansky的例子中 ， 我們認為這個圓盤要大得多，可以涉及更遠的物體，從而產生我們觀察到的更長的時間尺度 ?！?br>Hernández García除了是Chakraborty論文的合著者外，還領導了發現Ansky QPE的研究，該研究于4月發表在《自然天文學》上，并使用了NICER、NASA的Neil Gehrels Swift天文臺和錢德拉X射線天文臺以及ESA（歐洲航天局）的XMM-Newton太空望遠鏡的數據 。
NICER在國際空間站上的位置使其能夠在2024年5月至7月期間每天觀測Ansky約16次 。觀測的頻率對于探測揭示Ansky產生QPE的X射線波動至關重要 。
Chakraborty的團隊使用NICER和XMM-Newton的數據，通過研究每次噴發上升和下降期間X射線強度的變化，以前所未有的細節繪制了驅動觀測到的QPE的噴射物質的快速演化圖 。
研究人員發現，每次撞擊都導致大約一個木星的質量達到光速的 15% 左右的膨脹速度 。

美國國家航空航天局的NICER繪制了反復發生的宇宙碰撞碎片圖


在這張2025年1月16日太空行走時拍攝的高空“太空自拍”中，NICER（中子星內部成分探測器）X射線望遠鏡反映在美國國家航空航天局宇航員和遠征72號飛行工程師尼克·黑格的宇航服頭盔面罩上 。圖像：美國國家航空航天局/尼克·黑格
NICER望遠鏡能夠頻繁地從空間站觀測Ansky ， 其獨特的測量能力也使該團隊能夠在碎片膨脹時測量大致球形氣泡的大小和溫度 。
“這些論文中使用的所有NICER的Ansky觀測結果都是在2023年5月儀器經歷‘漏光’之后收集的，”馬里蘭州格林貝爾特美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的任務科學負責人Zaven Arzoumanian說 ?！氨M管1月份修補的泄漏影響了望遠鏡的觀測策略 ， 但NICER仍然能夠為時域天文學或我們可以看到的時間尺度上的宇宙變化研究做出重要貢獻 。”
修復后，NICER繼續觀察Ansky，探索爆發是如何隨時間演變的 。由Hernández GarcíA領導、Chakraborty合著的一篇關于這些結果的論文正在審查中 。
像Chakraborty這樣的QPE觀測研究也將在科學界為多信使天文學的新時代做好準備方面發揮關鍵作用，該時代結合了使用光、基本粒子和稱為引力波的時空漣漪的測量，以更好地理解宇宙中的物體和事件 。
美國國家航空航天局是ESA未來LISA（激光干涉儀空間天線）任務的合作伙伴 ， 該任務的一個目標是研究極端質量比的吸氣器，即低質量物體圍繞更大質量物體（如Ansky）運行的系統 。這些系統應該發射出現有設施無法觀測到的引力波 。QPE的電磁研究將有助于在LISA預計于21世紀30年代中期發射之前改進這些系統的模型 。
Chakraborty說：“我們將盡可能長時間地觀察Ansky ?！?。“我們對QPE的理解還處于起步階段 。這是一個激動人心的時刻，因為有很多東西要學 ?！?br>作者：Jeanette Kazmierczak美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特 。