被稱為超光X射線源的異域宇宙物體產生的能量是太陽的1000萬倍。事實上，它們是如此的光芒四射，以至於它們似乎超越了一個被稱為愛丁頓極限的物理界限，該界限根據一個物體的質量為其亮度設定了上限。超光X射線源（簡稱ULXs）經常超過這個極限100到500倍，讓科學家們感到困惑。

在最近發表在《天體物理學雜誌》上的一項研究中，研究人員報告了用美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）對ULX進行的首次測量。這一發現證實了這些光發射體像它們看起來那樣明亮，而且它們打破了愛丁頓極限。

一種假設認為，這種突破極限的亮度是由於ULX的強磁場造成的。但是科學家們只能通過觀測來檢驗這個想法： ULX的磁場比地球上有史以來最強的磁鐵還要強大數十億倍，因此無法在實驗室中復制。

NuSTAR航天器的插圖，它有一個30英尺（10米）高的桅杆，將光學模塊（右）和焦平面的探測器（左）分開。這種分離對於用於探測X射線的方法是必要的。資料來源：NASA/JPL-Caltech

突破極限

被稱為光子的光粒子對它們所遇到的物體施加一個小的推力。如果像ULX這樣的宇宙物體每平方英尺發出足夠多的光，光子的向外推力可以壓倒物體重力的向內拉。當這種情況發生時，一個物體就達到了愛丁頓極限，理論上，來自該物體的光將推開任何落向它的氣體或其他物質。

這個開關在當光壓倒引力時是非常重要的，因為落到超低頻星上的物質是其亮度的來源。這是科學家們經常在黑洞中觀察到的現象： 當黑洞的強大引力將雜散的氣體和塵埃拉進來時，這些物質會發熱並輻射出光線。科學家們曾經認為ULXs必須是被明亮的氣體庫所包圍的黑洞。但是在2014年，NuSTAR的數據顯示，一個名為M82 X-2的ULX實際上是一個不太大的天體，稱為中子星。與黑洞一樣，中子星是在恆星死亡和坍縮時形成的，它將超過我們太陽的質量裝入一個比中型城市大不了多少的區域。

這種令人難以置信的密度也在中子星的表面產生了一個引力，比地球表面的引力強100萬億倍。被這種引力拖入的氣體和其他物質會加速到每小時數百萬英里，當它們撞上中子星的表面時釋放出巨大的能量。(例如，一顆棉花糖掉在中子星的表面，會以相當於一千顆氫彈的能量撞擊它）。這就產生了NuSTAR探測到的高能X射線光。

最近的研究針對的是2014年發現的核心ULX，並發現，像一個宇宙寄生蟲一樣，M82 X-2每年從一顆鄰近的恆星上偷取大約90億兆噸的物質，或大約是地球質量的1.5倍。知道了撞擊中子星表面的物質數量，科學家們可以估計出超低頻星應該有多亮，他們的計算結果與獨立測量的亮度相符。這項工作證實M82 X-2超過了愛丁頓極限。

沒有幻覺

如果科學家們能夠確認更多的超低頻星的亮度，他們可能會讓一個揮之不去的假設成為現實，這個假設可以解釋這些天體的表面亮度，而超低頻星不需要超過愛丁頓極限。這個假說基於對其他宇宙天體的觀測，認為強風在光源周圍形成了一個空心錐體，將大部分的輻射集中在一個方向。如果直接對準地球，這個圓錐體可能會產生一種視覺錯覺，讓人誤以為ULX超過了亮度極限。

即使某些超低頻輻射是這種情況，新研究支持的另一種假設表明，強磁場將大致為球形的原子扭曲成細長的，有弦的形狀。這將減少光子推開原子的能力，最終增加一個物體的最大可能亮度。

意大利國家天體物理研究所卡利亞里天文台的天體物理學家、最近研究的主要作者馬特奧-巴切蒂說：”這些觀察讓我們看到了這些令人難以置信的強磁場的影響，我們用現有的技術永遠無法在地球上再現這些磁場。這就是天文學的魅力所在。觀察天空，我們擴大了我們研究宇宙如何運作的能力。另一方面，我們不能真正設置實驗來快速獲得答案；我們必須等待宇宙向我們展示它的秘密。”