天文學家首次測量了太空中高速噴流的速度，它在恆星的形成和生命必需元素的分佈中起著舉足輕重的作用。 《自然》（Nature）雜誌發表了一項突破性的新實驗，被視為”宇宙食人族”的恆星噴射的物質射流被測量出以超過光速三分之一的速度傳播。這項研究巧妙地利用了恆星表面失控的核爆，探討了這些暴力過程的起源。

這幅藝術家的印象圖描繪了中子星上的核爆炸如何為從其磁極區噴射出的噴流提供能量。前景右側中央有一個非常明亮的白球，代表中子星。白色/紫色細絲從它的極區流出。球的周圍是一個朦朧的白色大球，即日冕，再往外則是一個圓盤，圓盤上有不同顏色的同心帶，從圓盤內部的白色到中間的橙色，再到外部的紅-洋紅。一條橙色帶將圓盤的外圍部分與左上角的一個黃色-橙色-紅色的大球體部分連接起來。這代表了中子星的伴星，為明亮的白色球體周圍的圓盤提供能量。資料來源：Danielle Futselaar 與Nathalie Degenaar，阿姆斯特丹大學安東潘內科克研究所

共同作者、華威大學物理系華威獎研究員雅各布-范登-艾因登（Jakob van den Eijnden）說：”爆炸發生在中子星上，中子星密度驚人，因其巨大的引力而臭名昭著，這種引力使中子星從周圍環境吞噬氣體–只有黑洞才能超越這種引力。

「這些物質大部分是來自附近一顆環繞運行的恆星的氫，它們向坍縮的恆星旋轉，像雪一樣落在恆星表面。隨著越來越多的物質傾瀉而下，引力場將其壓縮，直至引發失控核爆。

研究小組設計了一種方法，透過比較澳洲望遠鏡緊湊陣列（由澳洲國家科學機構CSIRO擁有和營運）和歐洲太空總署（ESA）的Integral衛星接收的X射線和無線電訊號，來測量噴流的速度和特性。

共同作者、義大利巴勒莫國家天體物理研究所的托馬斯-羅素說：”這為我們提供了一個完美的實驗。我們有一個非常短暫的額外物質脈衝，它被射入噴射中，我們可以跟踪它在噴流中的移動，了解它的速度。

這段藝術動畫展示了中子星上的核爆炸如何為其磁極區噴射的噴流提供能量。當中子星與另一顆恆星在軌道上運行時，中子星強大的引力場會”吸走”附近伴星的物質。這些物質卷向坍縮的天體，圍繞著它形成一個圓盤，最終墜落到天體表面。中子星表面猛烈撞擊的引力會壓迫累積的物質（主要由氫組成），導致失控核爆。這反過來又引發噴流突然加強，並以極高的速度將粒子噴射到太空中。圖片來源：ESA – 歐洲太空總署鳴謝：D：阿姆斯特丹大學的D. Futselaar 和N. Degenaar。工作由ATG Medialab 根據與歐空局的合約完成

Jakob van den Eijnden 補充說：”這些爆炸每隔幾個小時就會發生一次，但無法準確預測它們發生的時間。因此必須長時間盯著望遠鏡觀測，希望能捕捉到幾次爆發。在三天的觀測中，我們看到了10 次爆炸和噴射點亮。

噴射的飛行速度約為每秒11.4 萬公里，是光速的35-40%，快得令人難以置信。這是天文學家第一次能夠預測並直接觀察到一定量的氣體是如何被導入噴流並加速進入太空的。

共同作者、荷蘭阿姆斯特丹大學的Nathalie Degenaar 繼續說：”根據先前的數據，我們認為爆炸會破壞射流發射的位置。但我們看到的情況恰恰相反：噴流的輸入量很大，而不是中斷。”

研究人員認為，中子星和黑洞的質量和旋轉也會對噴流產生影響。現在，這項研究已經證明這是可能的，它將為未來研究中子星及其噴流的實驗提供藍本。超新星爆炸和伽瑪射線暴等災難性事件也會產生噴流。這項新成果將在許多宇宙研究中具有廣泛的適用性。

編譯來源：ScitechDaily