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标  题: 来自木星的神秘X射线(zz)
发信站: 听涛站 (2002年04月03日19:58:57 星期三), 站内信件

（转自上海网上天文台）　

    来自木星的神秘X射线

  天文学家利用昌德拉空间X射线观测台发现了这个巨大行星北极附近一个神秘的闪烁着
的X射线灯塔。



  原文作者: Dr. Tony Phillips       原文标题：Puzzling X-rays from Jupiter


  编译：LinQ  （编译版权所有，未经许可请勿转载。）（原文来自：http://science
.nasa.gov)



  2002年3月7日: 每隔45分钟就会有一个吉瓦（10亿瓦）的X射线脉冲穿越太阳系。


  天文学家们已经习惯于遥远的脉冲星或黑点附近发出的X射线辐射，然而这一次，他们
观测到的X射线脉冲却是来自于我们自己的太阳系。


  西南研究院的科学家，NASA昌德拉空间X射线观测台该项目的首席研究员 Randy Glas
tone说：“脉冲来自木星的北极。”


  上图: 每隔45分钟，木星的北磁极就出现一次X射线闪烁。上图这一动画是根据昌德拉
空间X射线望远镜的资料做成的，显示出在木星10小时的自转中出现了15次X射线热斑。


  “对于来自木星的X射线，我们一点儿也不奇怪，”他继续说道。其它的天文台早已观
测到了，但是令人惊讶的是，昌德拉观测台第一次发现这个灯塔的位置十分靠近木星的
北极，而且脉冲十分有规律。

  NASA 的 Einstein X射线望远镜在1979年首次定出了木星X射线源的位置，此后很长时
间内没有人再进行这一工作，直到德国的X射线卫星ROSAT于1992年再次对木星进行了观
测，以前看到的辉光仍然还在那里。


  科学家们感到了一丝迷惑，那到底是什么？


  木星的X射线大多来自北半球，但以前的 Einstein 和 ROSAT 卫星限于精度都未能给
出它的准确位置。许多研究人员猜想它们看到的是活跃的冕区发出的X射线。


  Gladstone 说，木星实际上和地球一样也有“极光”，只是规模不同。木星的冕比地
球强数百倍，而且围绕木星磁极的发光环带的直径是地球的两倍。


  在磁力线的引导下，大量电子及离子奔向极区，在那里与空气分子发生猛烈撞击，促
使它们发光，这就是极光。


  地球冕和木星冕的重要差别在于带电粒子的来源。在地球上，大多数电子和离子来自
于太阳风和地球自身的电离层。而在木星上，却有相当一部分是来源于火山爆发：木卫
一（Io）不断的火山喷发使木星的磁层中充满了电离了的硫和氧。来自木卫一的离子被
当地电场所加速而奔向木星的冕区。


  右图: NASA的旅行者1号飞船拍摄到木卫一上的活火山，电离的硫和氧充满了木星的冕
。 [more]


  当 Gladstone 和他的同事们将昌德拉X射线观测台指向木星时，他们希望能发现它的
北极X射线来自巨大的冕环。我们地球的冕环就是一个X射线源－木星的应该也差不多。


  “我们于2000年12月18日用昌德拉的高分辨率照相机对木星进行了10小时的摄像，”
NASA马歇尔空间飞行中心的 Ron Elsner 说，“我们希望它能比以前的卫星更精确地确
定X射线源的位置。”


  实际得到的照片十分精彩，也有些出人意料。昌德拉的观测表明X射线来源于一个十分
靠近北磁极的热斑，而不是来自于冕环本身，而且，这个X射线的发射竟然是间歇的脉冲
式的。





  上图: 木星的组合图，显示出它那发出蓝色光的冕环和源自北极的X射线脉冲（粉红色
）。Gladstone 注意到：?#25105;们检测到的是软X射线，即能量小于1ke的X射线，其穿
透性比最强的医用X射线还弱。?#25152;以，这一射线对宇航员和地球生命没有生命危害
。


  45分钟的脉冲显得十分神秘，Elsner补充说。这一周期有百分之几的漂移，所以并不
象地外生命发射脉冲那么规则。所以，这是一个自然的过程，它补充说，“我们不知道
它到底是什么 ...”


  当昌德拉的研究人员观测木星时，NASA的另外两个飞船－－“卡西尼”号和“伽利略
”号－也都在木星的附近，其中伽利略还深入在木星磁场之内，而卡西尼则在较靠外的
地方检测太阳风。这两个飞船当时都没有在X射线源的附近发现类似的变化，例如等离子
体波或高能粒子的这种周期变化，伽利略飞船在其它时间曾经发现过类似变化，Gladst
one说。伽利略飞船还检测到伴随45分钟周期的1－200 kHz射电爆发，“尤里西斯”号飞
船在1992年飞过木星也发现有类似现象。


  左图: 木星的磁层比其本体要大得多。在这幅假彩色示意图中，木星仅是正中的那个
黑点，该图显示出在磁场的作用下带电粒子的分布情况。 [more]


  也许木星在接受太阳风冲击时，其磁场以一个45分钟的周期象一个钟一样摇响。Glad
sone猜想说。这是一个巨大的钟：木星拥有太阳系中最大的磁场－－甚至比太阳的还大
。


  也许,产生X射线的离子会在木星的南、北两极间来回振荡。南北两极被磁力线所连接
，磁力线驱使高速粒子穿越两极的时间就是45分钟。木星的南极可能有存在X射线热斑，
并且可能也以同样的频率闪烁，但由于木星的南极不易被地球附近的观测者所看到，所
以我们得不到那里的信息。


  下右图: 连接木星卫星及木星冕环（但并非北极热斑）的磁力线。[more]


  有一个情况看起来是清楚的：由于热斑十分接近于木星的北极，所以应该不是木卫一
造成的。木卫一和北极之间没有任何磁力线相连接，Gladsone补充说，“所以我们不得
不考虑离子其它的可能来源，比如太阳风。”


  要解开这个谜还需要更多的数据。其中一个重要步骤是获取这些X射线的光谱，如果我
们看到了火山元素，例如硫或氧的谱线，则可以推论于木卫一有关，而如果谱线主要是
碳和氮，则说明太阳风就是离子的主要来源。


  直到现在，木星的X射线灯塔－－不停地闪烁，而且并不出现在它应该出现的地方－－
依然是一个难解的谜。


  
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如果一生只能看见一颗流星
和你在一起是我唯一的愿望
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