NASA的NuSTAR太空天文台用以前不需要杂散光 来研究比以前更多的宇宙物体

　　X射线天文台的一个设计怪癖使得天文学家有可能使用以前不需要的光来研究比以前更多的宇宙物体。

　　近 10 年来，NASA的 NuSTAR（核光谱望远镜阵列）X 射线空间天文台一直在研究宇宙中一些能量最高的物体，例如碰撞的死星和以热气体为食的巨大黑洞。在那段时间里，科学家们不得不处理从天文台侧面泄漏的杂散光，这可能会干扰观测，就像外部噪音会淹没电话一样。

　　但现在团队成员已经想出了如何使用这种杂散的 X 射线光来了解 NuSTAR 周边视觉中的物体，同时还能进行正常的有针对性的观察。这一发展有可能使 NuSTAR 提供的洞察力成倍增加。《天体物理学杂志》上的一篇新科学论文描述了首次使用 NuSTAR 的杂散光观测来了解一个宇宙物体——在这种情况下是一颗中子星。

　　恒星坍缩后留下的物质块，中子星是宇宙中密度最大的一些物体，仅次于黑洞。它们强大的磁场会捕获气体粒子并将它们汇集到中子星的表面。随着粒子被加速和激发，它们释放出 NuSTAR 可以检测到的高能 X 射线。

　　这项新研究描述了一个名为 SMC X-1 的系统，该系统由围绕银河系（地球的母星系）的两个小星系之一中的一颗活星运行的中子星组成。用望远镜观察时，SMC X-1 的 X 射线输出的亮度似乎变化很大，但 NuSTAR 和其他望远镜数十年的直接观测揭示了这种波动的模式。科学家们已经确定了 X 射线望远镜研究 SMC X-1 亮度变化的几个原因。例如，随着中子星在每个轨道上下降到活星后面，X 射线的亮度就会变暗。根据该论文，杂散光数据足够敏感，可以捕捉到其中一些有据可查的变化。

　　由于 NuSTAR 的形状类似于哑铃或狗骨，因此新方法成为可能：它在称为可展开桅杆的狭窄、33 英尺长（10 米长）结构的两端有两个笨重的组件，或者繁荣。通常，研究人员将其中一个笨重的末端，包含光学器件或收集 X 射线的硬件，指向他们想要研究的对象。光线沿着吊杆传播到位于航天器另一端的探测器。两者之间的距离是聚焦光线所必需的。

　　但是杂散光也会通过吊杆的侧面进入探测器，绕过光学元件。它与来自望远镜直接观察到的任何物体的光一起出现在 NuSTAR 的视野中，并且通常很容易被肉眼识别：它形成了一圈从图像两侧发出的微弱光。（毫不奇怪，杂散光是许多其他太空和地面望远镜的问题。）

　　在过去的几年里，一群 NuSTAR 团队成员一直在将杂散光从各种 NuSTAR 观测中分离出来。在每次观察的外围识别出明亮的已知 X 射线源后，他们使用计算机模型根据附近的明亮物体预测应该出现多少杂散光。他们还查看了几乎所有 NuSTAR 观测结果，以确认杂散光的迹象。该团队创建了一个包含大约 80 个物体的目录，NuSTAR 已经为其收集了杂散光观测结果，并将该集合命名为“StrayCats”。

　　当然，杂散光数据并不能代替 NuSTAR 的直接观测。除了杂散光没有聚焦之外，NuSTAR 可以直接观察到的许多物体都太微弱而无法出现在杂散光目录中。但 Grefenstette 表示，加州理工学院的多名学生对数据进行了梳理，发现外围物体快速变亮的实例，这可能是任何数量的戏剧性事件，例如中子星表面的热核爆炸。观察中子星亮度变化的频率和强度可以帮助科学家破译这些天体发生了什么。

　　“如果您试图寻找 X 射线源的长期行为或亮度的模式，杂散光观测可能是更频繁地检查并建立基线的好方法。”Renee Ludlam 说，加州理工学院 NASA 哈勃奖学金计划爱因斯坦研究员和 StrayCats 团队成员。“当我们不期望它们或我们通常无法将 NuSTAR 直接指向它们时，它们还可以让我们捕捉这些物体的奇怪行为。杂散光观测并不能取代直接观测，但更多的数据总是好的。”