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NASA:科学家首次发现来自天王星的X射线

卫星产业X射线
发布:2021-04-21 15:39:23     来源:大纪元

天文学家首次探测到了天王星的X射线,这一结果可能有助于科学家了解太阳系中这个神秘的冰巨行星,并帮助天文学家更好地理解太空中越来越多的奇异物体,例如正在壮大的黑洞等。

天文学家首次使用美国国家航空航天局(NASA)的钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)第一次探测到了天王星的X射线,这一结果可能有助于科学家了解太阳系中这个神秘的冰巨行星( ice giant planet),并帮助天文学家更好地理解太空中越来越多的奇异物体,例如正在壮大的黑洞等,它们是如何发射X射线的。

太阳系共九大行星,天王星是太阳的第七颗行星,在它的赤道周围有两套环,天王星的直径是地球直径的四倍,它在侧面旋转,使其不同于太阳系中的所有其它行星。

据美国国家航空航天局报导,由于旅行者2号*(Voyager 2 )是有史以来唯一造访天王星的航天器,因此天文学家目前只能依靠距离地球更近的望远镜(例如钱德拉和哈勃太空望远镜,而非旅行者2号)来了解这个几乎完全由氢和氦组成的遥远而寒冷的星球。

研究人员于2002年在天王星上使用钱德拉观测进行观测,发现可以清楚地检测到X射线,并且在多年后的2017年的再次观测中获得15处中可能会出现X射线的耀斑。

本文图片显示了2002年天王星的钱德拉X射线图像(粉红色)与2004年另一项研究中获得的凯克(Keck-I)望远镜的光学图像叠加的结果,在2002年的钱德拉观测中,后者显示的行星的方向与原先的方向大致相同。

是什么导致天王星发出X射线的?天文学家给出的答案是“太阳”。

天文学家已经观察到木星和土星都会散射太阳散发出的X射线光,这与地球大气层散射太阳光的方式相似。虽然对天王星最新研究的作者最初预期,检测到的大多数X射线也可能来自(太阳光X射线光的)散射,但至少还存在另外一种X射线源,如果进一步的观察证实了研究人员的这一猜测,可能会对了解神秘的天王星有所帮助。

还有一种可能性是天王星的环自身就会产生X射线,土星的环就是这种情况。天王星在其附近的太空环境中被带电的粒子包围,例如电子和质子,如果这些高能粒子与天王星的环相互碰撞,则可能导致环在X射线中发光。

另一种可能性是,至少有部分X射线来自天王星上的极光,这种现象以前曾在该行星上以其它波长观测到过。

在地球上,我们可以看到天空中被称作“极光”的绚丽多彩的光芒,这种光通常在高能粒子与大气层的相互作用时产生,X射线在地球的极光中发出,是由高能电子沿着行星的磁力线传播到它的极点并被大气层减速后产生的。

木星也有极光,木星上极光的X射线有两个来源:电子沿着磁场线行进,以及带正电的原子和分子在木星的极区散射,但科学家们对是何种原因导致天王星上产生极光却缺乏认知,钱德拉的观察结果可能有助于揭开这一谜团。

天文学家对通过X射线观察天王星表现出了极大的兴趣,因为它的自旋轴和磁场方向与其它行星相比异常。

太阳系的其它行星的旋转轴和磁场轴几乎垂直于其轨道平面,而天王星的旋转轴几乎平行于它围绕太阳的路径。此外,当天王星向它自身的侧面倾斜时,其磁场也会倾斜出不同的强度,并偏离行星的中央,这导致它的极光变得异常复杂和多变。

如果可以确定来自天王星的X射线源,就可以帮助天文学家更好地理解太空中越来越多的奇异物体(例如正在壮大的黑洞和中子星)它们是如何发射X射线的。

对该项研究结果进行撰著的作者分别为来自美国、英国、法国以及中国的天文学家,论文发表于最新一期的《地球物理研究杂志(Journal of Geophysical Research)》上,并可通过在线阅读。

*编者按:旅行者2号是一艘于1977年8月20日发射的美国国家航空航天局(NASA)无人星际太空船,截至2020年依然正常运作,是有史以来运作时间最久的太空探测器,它是第一艘造访天王星和海王星的太空船。

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