NASA NuSTAR空間觀測(cè)站從木星檢測(cè)到最高能量的光

2025-12-03 21:57:38 分類：焦點(diǎn) 閱讀(2)

NASA NuSTAR空間觀測(cè)站從木星檢測(cè)到最高能量的光
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：自20世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家們一直在近距離研究木星，觀測(cè)高能光但這個(gè)氣體巨頭仍充滿了神秘。木星常州同城上門外圍上門外圍女（微信181-2989-2716）提供頂級(jí)外圍女上門，可滿足你的一切要求NASA NuSTAR空間觀測(cè)站的檢測(cè)新觀測(cè)結(jié)果顯示了從木星檢測(cè)到的最高能量的光。這種光是到最NuSTAR能夠探測(cè)到的X射線形式，也是空間迄今為止從地球以外的太陽系行星探測(cè)到的最高能量的光。
《Nature Astronomy》上的觀測(cè)高能光一篇論文報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)并解開了一個(gè)幾十年的謎團(tuán)：為什么Ulysses任務(wù)在1992年飛過木星時(shí)沒有看到X射線。
X射線是木星一種光的形式，但比人眼能看到的檢測(cè)可見光具有更高的能量和更短的波長。NASA的到最常州同城上門外圍上門外圍女（微信181-2989-2716）提供頂級(jí)外圍女上門，可滿足你的一切要求錢德拉X射線天文臺(tái)和歐空局(ESA)的XMM-牛頓天文臺(tái)都研究了來自木星極光的低能量X射線--當(dāng)木星衛(wèi)星木衛(wèi)二上的火山向木星噴發(fā)離子（被剝?nèi)ル娮拥脑樱r(shí)，在木星南北兩極附近產(chǎn)生的空間光照。木星強(qiáng)大的觀測(cè)高能光磁場(chǎng)加速了這些粒子并將它們引向行星的兩極，在那里它們跟木星的木星大氣層碰撞并以光的形式釋放能量。
根據(jù)NASA 2016年抵達(dá)木星的檢測(cè)朱諾號(hào)航天器的觀測(cè)，來自木衛(wèi)二的到最電子也被該行星的磁場(chǎng)所加速。研究人員懷疑這些粒子應(yīng)該產(chǎn)生比錢德拉和XMM-牛頓觀測(cè)到的更高能量的X射線，而NuSTAR（核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列的簡稱）是第一個(gè)證實(shí)這一假設(shè)的觀測(cè)站。
哥倫比亞大學(xué)的天體物理學(xué)家、新研究的論文主要作者Kaya Mori說道：“行星產(chǎn)生NuSTAR探測(cè)到的范圍內(nèi)的X射線是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的。但木星有一個(gè)巨大的磁場(chǎng)，且它的旋轉(zhuǎn)速度非常快。這兩個(gè)特點(diǎn)意味著該行星的磁層就像一個(gè)巨大的粒子加速器，這就是使這些高能量排放成為可能的原因。”
研究人員在進(jìn)行NuSTAR探測(cè)時(shí)面臨多重障礙，如高能量的發(fā)射比低能量的發(fā)射要暗得多，但這些挑戰(zhàn)都不能解釋Ulysses沒有探測(cè)到的原因。Ulysses是NASA和ESA的一項(xiàng)聯(lián)合任務(wù)，能夠探測(cè)到比NuSTAR更高能量的X射線。Ulysses航天器于1990年發(fā)射，在多次延長任務(wù)后，一直運(yùn)行到2009年。
根據(jù)這項(xiàng)新研究，這一難題的解決方案在于產(chǎn)生高能X射線的機(jī)制。這些光來自“朱諾號(hào)”可以用其木星極光分布實(shí)驗(yàn)(JADE)和木星高能粒子探測(cè)儀(JEDI)探測(cè)到的高能電子，但有多種機(jī)制可以導(dǎo)致粒子產(chǎn)生光。如果不直接觀察粒子發(fā)出的光，幾乎不可能知道哪個(gè)機(jī)制是負(fù)責(zé)任的。
在這種情況下，罪魁禍?zhǔn)资且环N叫做韌致輻射(bremsstrahlung)的東西。當(dāng)快速移動(dòng)的電子遇到木星大氣中的帶電原子時(shí)，它們會(huì)像磁鐵一樣被吸引到原子上。這導(dǎo)致電子迅速減速并以高能X射線的形式失去能量。這就像一輛快速行駛的汽車如何將能量轉(zhuǎn)移到它的制動(dòng)系統(tǒng)來減速。事實(shí)上，bremsstrahlung在德語中意為“制動(dòng)輻射”。
每一種光發(fā)射機(jī)制都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)略微不同的光輪廓。利用對(duì)軔致輻射光剖面的既定研究，研究人員表明，在更高的能量下，包括在Ulysses的探測(cè)范圍內(nèi)，X射線應(yīng)該變得明顯更暗。
“如果你對(duì)NuSTAR數(shù)據(jù)做一個(gè)簡單的推斷，它會(huì)顯示Ulysses應(yīng)該能探測(cè)到木星的X射線，”哥倫比亞大學(xué)天體物理學(xué)博士生、這項(xiàng)新研究的論文共同作者Shifra Mandel說道，“但我們建立了一個(gè)包括軔致輻射的模型，該模型不僅跟NuSTAR的觀測(cè)結(jié)果相吻合，而且向我們表明，在更高的能量下，X射線會(huì)過于微弱，Ulysses無法探測(cè)到。”
據(jù)悉，該論文的結(jié)論依賴于NuSTAR、Juno和XMM-牛頓對(duì)木星的同時(shí)觀測(cè)。
新篇章
在地球上，科學(xué)家已經(jīng)在地球極光中探測(cè)到了比NuSTAR在木星上看到的能量更高的X射線。但這些輻射極其微弱--比木星的輻射微弱得多--只有通過小型衛(wèi)星或高空氣球才能發(fā)現(xiàn)，這些衛(wèi)星或氣球可以非常接近大氣層中產(chǎn)生這些X射線的位置。同樣，觀察木星大氣層中的這些排放物將需要一個(gè)靠近該行星的X射線儀器，其靈敏度要比U在20世紀(jì)90年代攜帶的儀器更高。
“這些排放物的發(fā)現(xiàn)并沒有結(jié)案，它開啟了一個(gè)新的篇章，”來自倫敦大學(xué)學(xué)院的研究員、該論文的論文共同作者William Dunn說道，“我們對(duì)這些排放物及其來源仍有很多疑問。我們知道旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)可以加速粒子，但我們并不完全了解它們?cè)谀拘鞘侨绾芜_(dá)到如此高的速度的。什么基本過程會(huì)自然產(chǎn)生這樣的高能粒子？”
科學(xué)家們還希望，研究木星的X射線發(fā)射可以幫助他們了解我們宇宙中更多的極端天體。NuSTAR通常研究我們太陽系以外的物體如爆炸的恒星和被大質(zhì)量黑洞引力加速的熱氣盤。
這項(xiàng)新研究是科學(xué)家們能將NuSTAR的觀測(cè)結(jié)果跟在X射線源（由朱諾號(hào)）拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的第一個(gè)例子。這使研究人員能直接測(cè)試他們關(guān)于是什么產(chǎn)生這些高能X射線的想法。木星跟宇宙中的其他磁性物體--磁星、中子星和白矮星--也有許多物理上的相似之處，但研究人員并不完全了解粒子是如何在這些天體的磁層中被加速并發(fā)射出高能輻射。通過對(duì)木星的研究，研究人員可能會(huì)揭開我們還無法訪問的遙遠(yuǎn)來源的細(xì)節(jié)。