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「新浪科技」宇宙的“骨架”：全天X射线星图揭示暗物质奥秘新浪科技2020-08-25 09:30:280阅

「新浪科技」宇宙的“骨架”：全天X射线星图揭示暗物质奥秘新浪科技2020-08-25 09:30:280阅
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图1/5这张X射线地图不仅仅是一张漂亮的桌面背景新浪科技讯 北京时间8月24日消息 ， 据国外媒体报道 ， 俄罗斯和德国合作的“光谱-伦琴-伽玛”（Spectrum-Roentgen-Gamma ， 简称SRG）太空望远镜任务搭载的eRosita仪器近日完成了对100多万个高能X射线源的分类 ， 该数量超过了这项研究之前的记录 。
从公布的图片可以看到 ， 我们的天空被X射线照亮 ， 其电磁光谱范围内的能量远高于可见光 。 红色代表低能量区域（0.3~0.6 keV） ， 绿色代表能量中档（0.6~1 keV） ， 蓝色则代表高能量（1~2.3 keV） 。 沿着椭圆图像的中线 ， 我们看到了银河系 ， 它作为唯一的高能量源出现；这是由于银河系中大量的尘埃和颗粒散布在夜空中 ， 可以被我们看到 。 明亮的黄色和绿色斑块表示高能事件 ， 如超新星和超大质量黑洞爆发 。 整幅图像中出现的白点便是接近一百万的X射线源 。
你可能十分熟悉哈勃太空望远镜拍摄的那些令人惊叹的可见光图像 ， 但在其余的光谱中 ， 包含着关于银河系和宇宙的宝贵信息 。 射电天文学诞生于1932年 ， 当时卡尔·央斯基（Karl Jansky）正在研究是什么干扰了跨大西洋的无线电信号 。 他在贝尔实验室架设天线 ， 接收来自各个方向的无线电波信号 ， 并最终确定
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图2/5在电磁波谱中不同波长下的蟹状星云超新星 ， 每一个图像都显示出不同的特征最强的背景噪声来源于银河系中心 。
射电天文学通过电磁波频谱以无线电频率研究天体 ， 其技术与光学相似 ， 但由于射电望远镜观测的波长较长 ， 所以更为巨大 。 无线电波能够穿透地球的大气层 ， 使我们能够从地球表面观测它们 ， 比如利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列 。 然而 ， X射线不能穿透地球的大气层 ， 因此必须从太空或非常高的高度进行观测 。 直到20世纪60年代 ， 才出现第一个对太阳系外X射线源进行观测的太空计划 。
像eROSITA这样的仪器可以观察到我们周围宇宙中最剧烈的事件 。 X射线是一种短波长的高能电磁辐射 ， 当气体被加热到数百万度时就会释放出来 。 当气体被压缩或加速时 ， 也会发射出X射线 。 当恒星死亡时 ， 巨大的超新星爆发在冲击波中压缩气体 ， X射线从耀斑中释放出来 。 在X射线光谱中 ， 我们还可以发现死亡恒星的残余 ， 或者中子星（中子星密度非常大 ， 一小块中子星物质就比地球上所有的人都重）或者黑洞 。 黑洞实际上并不发射X射线 ， 它们实际上是黑色的 ， 因为所有的电磁辐射都被吸进去了；但是 ， 当黑洞旋转并产生磁场时 ， 聚集在奇点中的物质的确会在X射线光谱中发出信号 。 有一类发出明亮X射线辐射的双星系统被称为“X射线双星” ， 其中有一颗为致密星 ， 通常为中子星或黑洞 。 该双星系统由具有较大引力的“加速器”和“供体”组成 ， 后者提供的气体在向中子星或黑洞加速时被过热 。
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图3/5一个X射线双星系统 ， 一个黑洞将物质吸入的过程中发射出X射线波太阳也会释放X射线 ， 尽管较为微弱 。 科学家用X射线来研究太阳物理学中一个有趣的难题 。 日冕是太阳的外层 ， 比太阳的其他部分要热得多 ， 其温度为100万至300万 K ， 而太阳的平均温度约为5570 K 。 太阳耀斑的X射线辐射可以用于研究磁场及其对日冕加热的影响 。
最后 ， 这张新的X射线源地图可能是理解暗物质的关键 。 2012年 ， Jee等首次在钱德拉X射线天文台观测到正在碰撞的星系 ， 它们在X射线发射和质量分布上显示出明显的分离 。 有理论认为 ， 这是由于暗物质造成的引力透镜所引起的 ， 导致光线的弯曲和剪切 。 这是暗物质存在的有力证据 。 eROSITA的巡天观测将提供大量的X射线源数据 ， 并可能为暗物质研究提供线索 。
什么是X射线天文学？
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图4/5碰撞的星系显示出X射线（粉色）和引力（蓝色）的解离 ， 这可能表明暗物质的存在X射线天文学是以天体的X射线辐射为主要研究手段的天文学分支 ， 通常以电子伏特（eV）表示光子的能量 ， 观测对象为0.1keV到100keV的X射线 。 其中 ， 0.1~10keV的X射线称为软射线 ， 10~100keV的称为硬射线 。 由于X射线属于高能的电磁波谱 ， 因此X射线天文学与伽马射线天文学同称为高能天体物理学 。
宇宙中辐射X射线的天体包括X射线双星、脉冲星、伽马射线暴、超新星遗迹、活动星系核、太阳活动区 ， 以及星系团的高温气体等 。 由于X射线无法穿透地球的大气层 ， 因此只能在高空或者大气层以外观测X射线源 。 空间天文卫星也因此成为X射线天文学的主要工具 。
【「新浪科技」宇宙的“骨架”：全天X射线星图揭示暗物质奥秘新浪科技2020-08-25 09:30:280阅】20世纪40年代以来 ， X射线天文学已经从简单的X射线源观测转向X射线光谱学的精细研究 。 高分辨率的X射线光谱首先由爱因斯坦卫星上的光谱仪获得 ， 如今 ， 钱德拉X射线望远镜和XMM-牛顿卫星使得天文学家能够识别出特征谱线 。 而空间X射线卫星已经获得了不亚于地面大型光学望远镜的空间分辨能力 ， 同时 ， 数据处理水平也在快速提高 ， 这些都令X射线天文学成为天文学中观测资料最丰富、研究最活跃的领域之一 。 （任天）


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