科学家首次检测到天王星发出的X射线,却又带来另一个谜

太阳系中的每颗行星都有其特殊性,但天王星的特殊性是独一无二的。

它不仅躺倒了——自转轴与公转轨道面平行,而且气味很难闻、到处都在漏水、磁场一泡污。

甚至还有。大约20年前,天文学家尝试捕捉土星、天王星和海王星的X射线辐射。与所有行星不同的是,那一次天王星在字面意思上毫无闪光点。

现在,我们终于探测到了太阳系最奇特的球体发出的X射线,但还不太清楚它们来自哪里,也不知道它们意味着什么。

与太阳系其他地方相比,对天王星——还有海王星——的观测是相当棘手的工作。毕竟这两颗行星离我们太远,太远了。

一般来说,我们主要依靠地外望远镜来对它们进行蹲点观测——这些望远镜为观测比天王星或海王星还要远得多的东西而进行过优化,因此细节的边缘可能会有些模糊。

新发现基于钱德拉X射线天文台(Chandra X射线天文台)的观测结果,钱德拉X射线天文台是围绕地球运行的太空望远镜。第一组来自2002年拍摄的图像,然后在2017年又拍摄了两组。英国伦敦大学学院的威廉·邓恩领导的天体物理学家团队有机会拿到2002年的观测数据时,他们发现了天王星X射线的明确证据。

天王星能发出X射线,这并不令人感到惊讶;太阳系的许多天体,包括彗星、金星、地球、火星、土星、冥王星、木星,甚至木星的一些卫星,都曾被探测到发出X射线。考虑到距离等现实因素,我们直到现在才发现它们也不足为奇。

奇怪的是,我们并不知道天王星如何发出的X射线。

有几个备选答案。太阳系中的大部分X射线来自太阳,众所周知,当电磁波撞上木星和土星的云层时,会发生散射。这种情况也可能发生在天王星那里,不过天体学家团队的计算结果表明,X射线中光子的数量超过了这一过程所能解释的范围。

参考太阳系中的其他天体,我们有一些指向额外光子来源的可能线索。土星环就是这样的一个例子,众所周知,高能粒子与环中的氧原子相互作用产生的X射线会发出荧光。

虽然天王星环没有土星环那么炫目,但辐射带研究发现天王星周围的高能电子强度更高。如果这些电子与环中的原子相互作用,它们可能会产生类似的X射线荧光。

太阳系中产生X射线的另一个过程是极光。当高能粒子与行星大气层相互作用时,就会产生极光。在地球上,那是瑰丽的自然景观,但它们也会出现在其他行星上;木星、火星、土星甚至彗星都会出现极光。

在大多数情况下,磁场在产生极光的过程中起了作用;粒子落入大气层之前,沿着磁场线被加速。

天王星上有可能发生了类似的过程,在高层大气中产生极光。不过若是如此的话,由于天王星的磁场是如此的混乱,这些极光可能比我们在太阳系中观测到的任何极光都要复杂得多。

未来更长时间的观测,将有助于解答我们的疑问。然而,以目前这一代的仪器,还无法进行更详细的观测,无法描述辐射的波动特征。

即将投入使用的,如欧空局的雅典娜号,或美国宇航局的林克斯号,将能更好地告诉我们发生了什么。这不仅可以帮助我们更好地了解天王星的大气和磁场,而且可以更深入地了解整个宇宙中的X射线源。

研究成果已发表在《JGR空间物理》上。

原文:https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-scientists-have-detected-x-rays-coming-out-of-uranus

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