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在附近的漩涡星系及其伴星M51b星系中,两个超大质量黑洞加热并吞噬周围物质。这两个庞然大物应该是我们所能看到的最明亮x射线源,但是一项利用美国国家航空航天局“核光谱望远镜阵列”任务的观测结果进行的新研究显示,一个小得多的天体正在与这两个庞然大物竞争。漩涡星系最令人惊叹的特征是两条长长的、充满恒星的“手臂”,像丝带一样缠绕在银河系中心。小得多的M51b像藤壶一样紧贴在漩涡星系的边缘,这两个星系合称为M51,正在合并,每个星系的中心都有一个大甚至超大质量的黑洞。

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博科园-科学科普:星系的合并应该会把大量的气体和尘埃推入这些黑洞,并进入它们周围的轨道。反过来,黑洞的强烈引力应该会导致绕轨道运行的物质升温并辐射,形成明亮的圆盘,每个圆盘的亮度会超过其星系中的所有恒星。但是这两个黑洞在x射线范围内的辐射都不像科学家们在合并过程中预期的那样明亮。

根据早期探测低能x射线的卫星(如美国宇航局的钱德拉x射线天文台)的观测结果,科学家们认为,大星系黑洞周围的气体和尘埃层阻挡了额外的辐射。但是发表在《天体物理学杂志》上的这项新研究,利用“核之星”高能x射线视觉,窥视了这些层的下面

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NASA核光谱望远镜阵列”任务捕捉到的明亮绿色高能x射线光源覆盖在一张漩涡星系及其伴星M51b星系(漩涡上方明亮的绿白色斑点)的可见光图像上。图片:NASA/JPL-Caltech, IPAC

博科园-科学科普:发现黑洞仍然比预期的要暗。加州帕萨迪纳市加州理工学院的研究员默里·布莱曼说:我仍然对这一发现感到惊讶,人们认为星系的合并会产生黑洞的增长,而这种增长的证据就是高能x射线的强烈发射,但我们在这里看不到这一点。布莱曼认为最可能的解释是黑洞在星系合并过程中“闪烁”,而不是在整个过程中以或多或少恒定亮度的辐射。丹尼尔斯特恩(Daniel Stern)说:闪烁的假设是这个领域一个新想法,过去认为黑洞的变化发生在数百万年的时间尺度上,但现在我们认为这些时间尺度可能要短得多。

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除了M51a和M51b两个黑洞辐射低于科学家们的预期之外,前者还拥有一个比两个黑洞都小数百万倍的物体,但其发光强度是相同的。这两种现象没有联系,但它们确实在M51中创造了一个令人惊讶的x射线景观。这个小x射线源是一颗中子星,它是一颗大质量恒星在生命末期爆炸后遗留下来的密度极高的硬核物质。一颗典型的中子星直径是太阳的几十万分之一,只有一个大城市那么宽,但质量却是太阳的一到两倍。一茶匙中子星物质的重量将超过10亿吨。

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尽管中子星体积庞大,但它们经常通过强烈的光发射而为人所知。M51中发现的中子星比一般中子星还要亮,属于新发现的超铝中子星。布莱曼说,一些科学家提出中子星产生的强磁场可能是发光的原因,Brightman和同事之前的一篇关于中子星的论文支持了这个假设。在这两个星系中看到的其他一些明亮高能x射线源也可能是中子星。

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