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第139章 Swift J1745-26(1 / 2)

Swift J1745-26 (黑洞\/中子星)

· 描述:一个新发现的x射线瞬变源

· 身份:一个位于人马座的x射线双星系统(可能包含黑洞或中子星),距离地球约2-3万光年

· 关键事实:2012年爆发时,其明亮的x射线和射电辐射为研究恒星质量黑洞的爆发过程提供了宝贵数据。

Swift J1745-26:人马座方向的“宇宙闪光弹”(第一篇幅·爆发初遇)

美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心的Swift卫星控制中心,凌晨三点的警报声划破寂静。我盯着监控屏上突然飙升的x射线曲线,手指猛地攥紧桌沿——那个代号“Swift J1745-26”的光点,在短短10分钟内亮度暴涨了1000倍,像宇宙深处突然点燃的“闪光弹”。屏幕另一端,项目负责人克莱尔博士的声音带着一丝颤抖:“确认坐标:人马座,赤经17h45,赤纬-26°……距离估计2.5万光年。这不是已知源,是新爆发的瞬变源!”

2.5万光年外的银河系中心方向,这个此前从未被注意到的“宇宙幽灵”,此刻正用它核心的致密星(可能是黑洞或中子星)撕扯伴星气体,爆发出比太阳亮百万倍的x射线和射电波。作为2012年最亮的x射线瞬变源之一,它像宇宙给天文学家递来的一把“钥匙”,或许能解开恒星质量致密星爆发的终极秘密。而我,作为Swift卫星地面支持团队的实习生,在第一次值班夜就撞见了这场“宇宙烟花”,从此与它结下了不解之缘。

一、警报响起:宇宙中的“闪光弹”

Swift J1745-26的故事,始于2012年9月16日的那个凌晨。当时,我正跟着克莱尔博士学习如何监控Swift卫星的“爆发警报”——这颗专门捕捉伽马射线暴和x射线瞬变的卫星,平均每天会发出几次“可能有情况”的提示,但99%是误报(比如太阳风暴干扰)。

“看这个!”克莱尔突然指向屏幕。Swift卫星的“ burst Alert telespe”(bAt)捕捉到一个新信号:在人马座方向,一个此前亮度为“零”的区域,x射线流量从每秒0.1个计数飙升至100个计数(相当于亮度增加1000倍)。“位置很奇怪,”她调出星图,“靠近银河系中心,但不在已知的x射线源目录里——可能是新爆发的瞬变源,也可能是我们漏掉的‘老熟人’突然‘醒’了。”

团队立刻启动“快速响应协议”:调用Swift卫星的x射线望远镜(xRt)对准目标,同时协调地面射电望远镜(如甚大天线阵VLA)和x-on卫星跟进。10分钟后,xRt传回首批图像:一个暗弱的“光斑”,x射线亮度还在持续上升,像被不断吹胀的气球。“这不是普通的爆发,”克莱尔盯着光谱数据,“x射线能量集中在1-10 keV(千电子伏特),还有强烈的铁元素发射线——说明有大量气体被加热到数百万度,正在被致密星吞噬。”

二、潜伏的“幽灵”:从沉默到爆发

Swift J1745-26并非“横空出世”。回溯Swift卫星的历史数据,团队发现它在2008年至2012年间曾多次“闪现”,但亮度极弱(x射线流量<0.01计数\/秒),像宇宙中的“幽灵”,一闪而过便隐入黑暗。直到2012年9月的爆发,它才真正“暴露”在天文学家眼前。

1. “幽灵”的“潜伏”特征

位置:人马座,靠近银河系中心(距离2-3万光年,银河系最拥挤的恒星密集区);

爆发周期:此前“闪现”间隔约6个月,每次持续1-2周,像“定期打卡”的宇宙信号;

亮度变化:爆发时x射线亮度是宁静期的100-1000倍,射电辐射同步增强(类似“闪光弹”的“光”与“声”)。

“它像个‘害羞的演员’,”团队里的射电天文学家马克比喻,“平时躲在幕后,偶尔上台唱一段,唱完就谢幕。”

2. 2012年爆发的“特殊性”

2012年9月的爆发与以往不同:亮度更高(x射线流量峰值达500计数\/秒)、持续时间更长(超过3个月)、射电辐射更强(VLA观测到清晰的喷流结构)。“这像演员突然‘加戏’,”克莱尔说,“不仅唱得大声,还加了伴舞(喷流)——我们必须抓住机会,看清楚它的‘真面目’。”

三、身份谜题:黑洞还是中子星?

Swift J1745-26的核心是一个致密星(质量大于太阳,体积却如城市大小),可能是黑洞,也可能是中子星。两者的区别如同“引力怪兽”与“原子核星球”:黑洞引力无限强,连光都无法逃脱;中子星密度极高(一勺重10亿吨),由 crhed原子核构成。要确定身份,得看它“吞噬”伴星气体的方式。

1. 双星系统的“餐桌礼仪”

Swift J1745-26是一个x射线双星系统:致密星与一颗普通恒星(伴星)互相绕转,距离近到致密星能“偷吃”伴星的气体(通过引力拉扯形成吸积盘)。吸积盘内气体摩擦升温,发出x射线——这就是我们观测到的“闪光”。

“伴星可能是颗红矮星(质量小、寿命长),”马克分析,“它的大气被致密星慢慢‘吸’走,像用吸管喝奶茶,偶尔‘吸’得太快就会‘呛到’(爆发)。”

2. 黑洞与中子星的“吃相”差异

黑洞:引力极强,气体落入时会形成“事件视界”(无法返回的边界),吸积盘内气体以接近光速旋转,爆发时x射线亮度更高,常有喷流(高速等离子体流);

中子星:表面有固态壳,气体落到表面会“反弹”,爆发时x射线亮度较低,偶尔有“星震”(表面破裂)。

Swift J1745-26的爆发亮度(x射线流量500计数\/秒)和喷流结构(VLA观测到双向喷流),更接近恒星质量黑洞的特征,但团队不敢轻易下结论——“万一它是颗‘贪吃’的中子星呢?”

3. 关键证据:“铁线”的摇摆

x射线光谱中的“铁元素发射线”(Fe Ka线)是破解身份的关键。黑洞的强引力会让铁线“摇摆”(广义相对论效应导致波长偏移),中子星则因表面引力较弱,铁线更稳定。

2012年10月,x-on卫星的观测显示:Swift J1745-26的铁线确实存在“摇摆”,偏移量符合10倍太阳质量黑洞的预测(误差±2倍)。“这像嫌疑人的指纹,”克莱尔说,“虽然不能100%定罪,但指向黑洞的可能性超过80%。”

四、爆发的“光芒”:2012年的宇宙烟花

2012年9月至12月的爆发,是Swift J1745-26最“慷慨”的时刻。团队用Swift、x-on、VLA等多设备联合观测,记录下这场“宇宙烟花”的每个细节。

1. x射线的“亮度曲线”

爆发过程像一场“交响乐”:

起始(9月16日):亮度在1小时内从0飙升至峰值(500计数\/秒),像“开场鼓”;

高峰(9月20日-10月10日):亮度稳定在300-400计数\/秒,x射线光谱显示吸积盘温度从500万c升至800万c,像“主旋律”;

衰减(10月11日-12月31日):亮度缓慢下降至10计数\/秒,吸积盘逐渐“清空”,像“尾声”。

“气体消耗完了,它就‘歇菜’了,”马克指着衰减曲线,“下次爆发可能要等半年,等伴星再‘攒’够气体。”

2. 射电喷流的“宇宙喷泉”

VLA射电望远镜的观测更震撼:爆发高峰期,Swift J1745-26两极喷射出高速等离子体流(喷流),速度接近光速的80%,长度达1光年(相当于亿公里)。“喷流像宇宙的‘喷泉’,”参与观测的博士生艾米丽说,“气体被黑洞‘甩’出来,在星际空间里形成两条‘光带’,像银河系中心的‘项链’。”

3. 与“同类爆发”的对比

团队对比了2012年其他x射线瞬变源(如GRo J1655-40),发现Swift J1745-26的爆发有三个独特之处:

距离更近:2.5万光年(GRo J1655-40距离5600光年,但亮度更低);

喷流更清晰:VLA首次在爆发初期就捕捉到喷流结构(其他源多在爆发后几周才可见);

铁线摇摆更明显:偏移量比典型中子星爆发大5倍,更接近黑洞。

五、追踪者日记:与瞬变源的相遇

作为实习生,我在2012年9月至12月间全程参与了Swift J1745-26的观测。这段经历像一场“宇宙冒险”,从最初的慌乱到后来的沉醉,让我明白:天文学家不仅是“看星星的人”,更是“解读宇宙信号的故事家”。

1. 9月16日:第一次值班的“心跳加速”

凌晨三点,警报响起时我手都在抖。克莱尔博士却异常冷静:“别慌,先调出历史数据。”当看到x射线曲线飙升的瞬间,我忽然理解了她常说的“宇宙的浪漫”——在无尽的黑暗中,突然有一盏“灯”为你亮起,只为让你看清它的模样。

2. 10月5日:“铁线摇摆”的确认

那天x-on的数据传回,艾米丽尖叫着冲进办公室:“铁线偏移了!和黑洞模型对上了!”团队围在屏幕前,看着那条微微弯曲的谱线,像看到宇宙在纸上写的“签名”。克莱尔博士眼眶湿润:“十年了,我们终于离黑洞爆发的真相近了一步。”

3. 12月31日:爆发的“尾声”

最后一次观测时,Swift J1745-26的亮度已降至宁静期水平。我望着屏幕上那个暗弱的光点,忽然有些不舍——三个月的“陪伴”,让我记住了它的“脾气”:贪吃、暴躁,却又遵守着宇宙的法则。“它还会回来的,”克莱尔拍拍我的肩,“就像宇宙中的‘老朋友’,定期拜访。”

尾声:当“闪光弹”成为“宇宙教科书”

如今,Swift J1745-26的爆发数据已被写入多本教科书,成为研究恒星质量黑洞爆发的“典型案例”。每次在星图中看到它的坐标(人马座17h45-26°),我都会想起2012年那个凌晨的警报声——那不是噪音,是宇宙在说:“嘿,来看看我!”