发现了来自天王星的第一批X射线 

2021-04-01 21:02

天文学家首次使用NASA的钱德拉X射线天文台探测到了来自天王星的X射线。这一结果将有助于科学家进一步了解太阳系中的这个神秘的冰巨行星。

天王星是太阳的第七颗行星，在其赤道周围有两组环。这个行星的直径是地球直径的四倍，因为它是侧着旋转地，这使其不同于其他太阳系中的行星。由于旅行者2号是天王星有史以来唯一飞行的航天器，因此天文学家目前大多依靠地球上的望远镜（例如钱德拉和哈勃太空望远镜）来了解这个遥远而寒冷的星球，该星球几乎完全由氢和氦组成。

在这项新的研究中，研究人员使用了钱德拉2002年和2017年在天王星进行观测的数据。他们从最近刚刚分析的第一次观测数据中发现了清晰的X射线，并在15年后获得的观测数据中发现了可能的X射线耀斑。主图显示了2002年的钱德拉X射线天王星图像（粉红色），与2004年另一项研究中获得的Keck-I望远镜的光学图像叠加。后者显示，这颗行星的方位与2002年钱德拉观测时大致相同。

什么会导致天王星发出X射线？答案：主要是太阳。天文学家已经观察到木星和土星都会散射太阳发出的X射线光，这与地球大气层散射太阳光的方式类似。虽然新的天王星研究作者最初预期检测到的大多数X射线也是来自散射，但这预示着至少存在其他一种X射线源。如果进一步的观察证实这一点，可能会对理解天王星产生有趣的影响。

一种可能性是天王星的环本身会产生X射线，土星的环就是这种情况。天王星其附近的太空环境中被带电的粒子包围，例如电子和质子。如果这些高能粒子与环碰撞，则可能导致环会发出X射线光。另一种可能性是，天王星上的极光中存在一些X射线，这种现象以前曾在该行星上以其他波长观测到。

在地球上，我们可以看到天空中称为“极光”的彩色光，这种光在高能粒子与大气相互作用时发生。在地球的极光中会产生X射线，由高能电子沿着行星的磁力线传播到其极点并被大气减速后，由高能电子产生。木星也有极光，木星上极光中的X射线来自两个原因：电子沿着磁场线（如在地球上）行进；以及带正电的原子和分子在木星的极区下雨。但是，科学家们对什么原因导致天王星上的极光产生X射线光缺乏数据。钱德拉的观察可能有助于弄清这个谜团。

天王星是X射线观察的一个特别有趣的目标，因为它的自旋轴和磁场方向异常。太阳系其他行星的自转和磁场轴几乎垂直于其轨道平面，而天王星的自转轴几乎平行于其绕太阳的路径。此外，当天王星在其侧面倾斜时，其磁场会倾斜不同的量，并偏离行星的中心。这可能会导致其极光异常复杂和可变。确定天王星发出的X射线的来源可以帮助天文学家更好地理解太空中越来越多的奇异物体（例如生长的黑洞和中子星）如何发出X射线。

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