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比太阳亮1000万倍的物体,似乎违反物理学原理

2023-05-12 11:55
来源:澎湃新闻·澎湃号·湃客
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如果宇宙中有什么天体亮度打破爱丁顿光度上限,科学家预计这东西会把自己炸成碎片。然而事实上,宇宙存在着亮度比太阳高千万倍的极亮X-射线源(ULX),最近一项新研究证实了ULX的亮度,但仍无法解开它们存在的谜团。

爱丁顿光度又称爱丁顿极限(Eddington limit),是吸积天体能达到的最大光度,此时天体光子向外的推力与物体的向内引力达到流体静力平衡状态,一旦超过这个极限,天体就会爆炸。

然而渐渐地,天文学家发现宇宙存在一些与理论不相容的天体,比如极亮X-射线源(ultraluminous X-ray sources,ULX),它们的亮度往往打破爱丁顿光度上限100~500倍,代表光子推力超越重力。

一些科学家质疑ULX的亮度并非真由大量物质落入其中造成,而是一股强大宇宙风将所有物质集中在一个圆锥体内,随着锥体尖端指向地球,我们看到的光就比ULX周围明亮许多。

然而最近一项利用核光谱望远镜阵列(NuSTAR)观测的新研究明确证实,距离我们1,200万光年的极亮X-射线源M82 X-2与之前观察结果一样明亮,不符上述的圆锥替代理论。

根据NASA分析,科学家发现M82 X-2每年从附近恒星吸收约90亿吨物质,约占地球质量1.5倍,说明该ULX亮度是因吸收突破极限的材料量造成。

我们还是不知道ULX如何存在,科学家甚至对此提出另一个更离奇理论:中子星的超强磁场。NASA表示,M82 X-2是颗中子星,其磁场会挤压落入恒星的物质,将原子形状从球体压成细长弦状且更难被光子推开,最终增加物体的最大可能亮度。

目前技术还无法让科学家在地球实验室重现这些过程,我们只能被动等待宇宙展示更多它的秘密。

新论文发表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

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