天体物理喷气式飞机陷入速度陷阱

科幻小说作家亚瑟·C·克拉克(ArthurC.Clarke)在1997年的BBC电视连续剧中选出了他自己的世界七大奇迹。他列入的唯一天体是SS433。它由于其X射线发射而在20世纪70年代末就已经引起了人们的关注后来被发现位于气体星云的中心，由于其独特的形状类似于这些水生哺乳动物，因此被称为海牛星云。

SS433是一个双星系统，其中一个质量约为太阳十倍的黑洞和一颗质量相似但体积大得多的恒星以13天的周期相互绕转。

黑洞的强烈引力场将恒星表面的物质撕裂，这些物质积聚在为黑洞提供能量的热气盘中。当物质落入黑洞时，两股平行的带电粒子(等离子体)射流以光速的四分之一垂直于圆盘平面发射。

SS433的喷流可以在中央双星两侧不到一光年的射电X射线范围内被检测到，然后它们就会变得太暗而无法被看到。然而令人惊讶的是，在距离发射场约75光年的地方，这些喷气机突然以明亮的X射线源的形式出现。长期以来，人们对这种现象再次出现的原因知之甚少。

类似的相对论性喷流也被观察到从活跃星系(例如类星体)的中心发出，尽管这些喷流的尺寸比SS433的星系喷流大得多。由于这种类比，像SS433这样的物体被归类为微类星体。

SS433系统的艺术印象视频可视化以及论文主要结果的总结。图片来源：MPIK/HESS科学传播实验室

直到最近，还没有从微类星体中检测到伽马射线发射。但这种情况在2018年发生了变化，当时高空水切伦科夫伽马射线天文台(HAWC)首次成功探测到来自SS433喷流的极高能伽马射线。这意味着喷流粒子中的某个地方被加速到极端能量。

尽管进行了数十年的研究，但仍不清楚粒子在天体物理喷流中如何或在何处加速。

对微类星体伽马射线发射的研究提供了一个关键优势：虽然SS433的喷流比最近的活跃星系(半人马座A)的喷流小50倍，但SS433位于银河系内部，距离地球近一千倍。因此，天空中SS433喷流的表观尺寸要大得多，因此使用当前一代伽马射线望远镜更容易研究它们的特性。

在HAWC探测的推动下，HESS天文台发起了对SS433系统的观测活动。这次活动获得了大约200小时的数据，并清晰地探测到了SS433喷流发出的伽马射线。

与早期的测量相比，HESS望远镜具有出色的角分辨率，使研究人员能够首次查明喷流内伽马射线发射的来源，从而产生了有趣的结果：

根据之前的X射线观测，虽然在双星中心区域没有检测到伽马射线发射，但在双星两侧距离约75光年的外部喷流中突然出现了发射。

然而，最令天文学家惊讶的是，在不同能量下观察时，伽马射线发射的位置发生了变化。

伽马射线光子的最高能量超过10太电子伏特，只有在喷流突然重新出现时才能被检测到。相比之下，发射能量较低的伽马射线的区域沿着每个射流出现得更远。

海德堡马克斯普朗克核物理研究所领导HESS研究的劳拉·奥利维拉·涅托(LauraOlivera-Nieto)表示：“这是首次对天体物理喷流伽马射线发射中能量相关形态的观察。”SS433作为她博士论文的一部分。

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