XRISM卫星揭示宇宙中意外气流与晃动气体

快速阅读: 据日本宇宙航空研究开发机构消息，其主导的XRISM卫星通过高精度X射线观测，揭示类星体高速外流由多个团块构成，并发现半人马座星系团气体“晃动”可抑制冷却流，为极端天体物理机制提供关键新证据。

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与美国国家航空航天局（NASA）合作、欧洲空间局（ESA）参与的X射线成像与光谱任务（XRISM）卫星，近日通过高精度观测揭示了宇宙中极端天体现象的新细节。该任务旨在探测宇宙中最炽热区域、最大尺度结构及最强引力场。

XRISM搭载的核心仪器“Resolve”是一台高分辨率X射线微量热计光谱仪，由NASA戈达德太空飞行中心与日本宇宙科学研究所牵头研制。该设备通过测量单个X射线光子撞击探测器时产生的微小温升，累积大量光子形成高精度光谱，从而分析天体的温度、成分与动力学特性。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）科研人员在仪器研制和地面校准中发挥关键作用，并将自主开发的电子束离子阱（EBIT）装置部署至戈达德低温研究与集成设施，为校准提供重要支撑。

目前，XRISM已开展科学观测。其首批目标之一是类星体PDS 456——一个由中心超大质量黑洞吸积物质驱动、释放高速外流风的天体。此前观测仅能识别单一宽吸收特征，而XRISM的高分辨光谱显示，该特征实由五个独立的窄吸收成分叠加而成，表明存在五团沿视线方向以光速20%至30%运动的风物质团块。研究团队估算，此类风每年可抛射多达300倍太阳质量的气体，能量远超既有模型预测。据此推断，黑洞周围风区或包含数百万个类似团块，结构复杂性堪比地球大气中的风袋分布。

此外，另一项发表于《自然》的研究利用XRISM观测了一个含吸积中子星的双星系统。与类星体不同，该系统的外流速度显著低于预期，且未呈现明显团块结构，但密度极高。这些成果有助于深化对宇宙极端环境下物质行为与演化机制的理解。

近日，JAXA主导的XRISM任务取得多项重要科学进展，为高能天体物理研究提供新线索。研究人员利用该卫星对半人马座星系团开展观测，发现其中心区域存在气体“晃动”现象。该星系团由数百个星系通过引力束缚而成，其间充斥高温电离气体。理论上，这些气体应随时间冷却并向核心沉降，但实际观测中冷却气体远少于模型预测，这一长期未解之谜被称为“冷却流问题”。新数据显示，气体晃动通过持续搅动，有效阻止冷却物质在中心过度聚集，从而维持星系团整体热平衡。值得注意的是，此次观测未发现活动星系核注入热量被扩散的迹象，暗示此类天体在该星系团中影响有限。

此外，科研团队还聚焦天鹅座X-3双星系统。该系统由一颗大质量恒星与一个黑洞候选体组成，轨道周期仅4.8小时。恒星风物质被黑洞吸积并加热，发出X射线，但周围气体同时吸收部分辐射，形成复杂光谱。借助LLNL电子束离子阱（EBIT）装置提供的高精度实验室数据，科学家成功解析光谱特征，识别出两种气体成分：一种是大尺度平稳外流，另一种是靠近黑洞候选体的致密湍流区，后者可能由黑洞在恒星风中穿行时形成尾迹所致。

目前，XRISM任务仍处于初期阶段。科研人员正分析包括NGC 3783超大质量黑洞附近以光速20%喷发的物质、W49B千年超新星遗迹等多个目标的数据。相关成果有望深化人类对宇宙中最剧烈天体现象物理机制的理解。

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