在外太空，有一些東西正在違反物理定律，它們的亮度是太陽的數百萬倍，讓科學家們感到困惑。它們是什麽？它們是如何做到的？它們有什麽意義？本文將帶你探索這些被稱為超亮X射線源的奇異現象，揭示它們是如何挑戰一種被認為是不可逾越的物理極限——愛丁頓極限的。
首先，我們來了解一下什麽是愛丁頓極限，以及為什麽它對於天體物理學很重要。愛丁頓極限是由英國天文學家和物理學家阿瑟·愛丁頓在1920年代提出的，它決定了給定大小的物體可以有多亮。簡單地說，愛丁頓極限是一種平衡，它是由物體內部的輻射壓和物體表面的重力之間的對抗產生的。輻射壓是由物體發出的光子對物體的推力，重力是由物體的質素對物體的拉力。如果物體的亮度超過了愛丁頓極限，那麽輻射壓就會大於重力，物體就會被自己的光芒撕裂。因此，愛丁頓極限被認為是一個天體物理學的基本原理，它限制了恒星的亮度和質素，也影響了恒星的演化和死亡。
我們來看看什麽是超亮X射線源，以及它們是如何被發現和觀測的。超亮X射線源（ULX）是一種天文學上的奇特現象，它們散發出的能量大約是太陽的10萬倍，打破了愛丁頓極限。ULX通常位於距離我們數百萬光年的星系中，它們的X射線輻射是如此強烈，以至於可以穿透星系的塵埃和氣體，被地球上的望遠鏡捕捉到。ULX最早是在1970年代被發現的，當時科學家們使用美國太空總署的烏姆布拉衛星觀測了一些距離我們很遠的星系，發現了一些異常亮的X射線源。隨著技術的進步，科學家們使用更先進的X射線望遠鏡，例如美國太空總署的核光譜望遠鏡陣列，對ULX進行了更詳細的觀測和分析。
現在我們來探討一下一種特殊的超亮X射線源——M82 X-2，以及它是如何打破愛丁頓極限的。M82 X-2是一個位於距離我們1200萬光年的仙女座星系（M82）中的ULX，它的亮度是太陽的數百萬倍，是目前已知的最亮的ULX之一。
一些科學家認為，超亮X射線源是由一些特殊的恒星形成的，這些恒星的質素比太陽大得多，但又不足以形成黑洞。當這些恒星耗盡了核燃料，它們會發生劇烈的爆炸，形成一種叫做超新星的現象。在超新星的過程中，恒星的核心會塌縮，形成一種叫做中子星的物體。中子星是一種非常致密的天體，它的密度如此之大，以至於一茶匙的中子星物質就有數百萬噸的重量。中子星的表面有著強大的重力和磁場，它們可以從周圍的物質中吸收能量，發出強烈的X射線輻射。這就是超亮X射線源的一種可能的形成機制。
一般來說，我們認為中子星是一種球形的天體，它的表面是均勻的，它的磁場是對稱的。然而，一些科學家發現，一些超亮X射線源的中子星可能是一種叫做「奇異星」的物體，它的表面是不規則的，它的磁場是復雜的。奇異星是一種由奇異誇克組成的天體，它的物理性質與普通的中子星有很大的不同。奇異星的表面可能有著山脈和裂縫，它的磁場可能有著多極和非對稱的結構。這些特征可能會影響奇異星的X射線輻射，使其更加明亮和多變。
所以，科學家們最初認為M82 X-2可能是一個黑洞，因為黑洞是一種可以吞噬大量物質並產生強烈X射線輻射的天體。
然而，根據美國太空總署在【天體物理學雜誌】上發表的新觀測結果，M82 X-2實際上是一個被稱為中子星的物體。中子星是像太陽一樣的恒星的剩余的、死去的核心。中子星的密度如此之大，以至於其表面的重力比地球的重力強約100萬億倍。這種強烈的重力意味著任何被拉到死星表面的物質都會產生爆炸效應。 美國太空總署解釋說：「這就像一顆棉花糖掉在中子星表面，會用一千枚氫彈的能量擊中它，」
這項新研究發現，M82 X-2每年消耗大約1.5個地球的物質，將其從鄰近的恒星中吸走。當如此多的物質撞擊中子星的表面時，它足以產生天文學家觀察到的超乎尋常的亮度。
研究小組認為，這證明M82 X-2一定發生了一些事情，讓它扭曲了規則，打破了愛丁頓的限制。他們目前的想法是，中子星的強磁場改變了其原子的形狀，使恒星即使在越來越亮的情況下也能粘在一起。 「這些觀測結果讓我們看到了這些令人難以置信的強磁場的影響，我們永遠無法用目前的技術在地球上重現，」意大利卡利亞裏天文台的天體物理學家馬泰奧·巴切蒂在聲明中說。「這就是天文學的美妙之處…我們無法真正設定實驗來快速獲得答案;我們必須等待宇宙向我們展示它的秘密。」
超亮X射線源的研究展示了宇宙的奧妙和多樣性，透過觀測和分析這些違反物理定律的天體，我們可以測試和驗證我們對於物質、能量和重力的理解，也可以發現和創造一些新的理論和模型，以解釋和預測這些現象。
超亮X射線源是它們是如何形成的？它們是什麽樣的？它們有多少種？這些問題都還沒有確定的答案，但科學家們已經有了一些猜想和發現。
目前，科學家們已經發現了數百個超亮X射線源，它們分布在不同的星系中，它們的亮度和周期也有所不同。一些科學家認為，超亮X射線源可能有不同的類別，它們的形成機制和物理性質也有所差異。例如，一些超亮X射線源可能是由中子星組成的，它們的亮度和周期比較穩定，它們的能量主要來自於吸積盤的物質。另一些超亮X射線源可能是由黑洞組成的，它們的亮度和周期比較波動，它們的能量主要來自於相對論性噴流的物質。這些不同類別的超亮X射線源可能需要不同的觀測方法和理論模型來解釋和研究 。
透過本文，我們了解了超亮X射線源這一宇宙中的違法者，它們是如何打破愛丁頓極限的，以及它們的一些有趣事實和未解之謎。這些發現不僅展示了宇宙的奧妙和多樣性，也激發了我們對於未知的探索和求知。正如意大利天體物理學家馬泰奧·巴切蒂所說的那樣，「這就是天文學的美妙之處…我們無法真正設定實驗來快速獲得答案;我們必須等待宇宙向我們展示它的秘密。」
