中国科学院新疆天文台丁国强研究员及其合作者利用中国首颗X射线天文卫星观测数据，研究了中子星低质量X射线双星天蝎座X-1(Sco X-1)硬X射线辐射规律及辐射起源。此项研究对揭示产生中子星低质量X射线双星硬X射线辐射的机制具有重要意义。研究成果在《The Astrophysical Journal》发表(Ding et al., 2023, ApJ, 950, 69)。

　　X射线双星是发出明亮X射线辐射的一类双星系统，其中一颗星是致密星，通常为中子星或黑洞。根据伴星的质量，X射线双星可分为低质量X射线双星和高质量X射线双星。中子星低质量X射线双星的主星是中子星，伴星是低质量恒星。

　　以往的X射线天文卫星观测表明：在三万至二十万电子伏特硬X射线能区，不常观测到Z源的X射线辐射。Z源属于中子星低质量X射线双星。于2017年发射的硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope, HXMT)，即慧眼卫星，是中国发射的首颗X射线天文卫星。慧眼卫星搭载的高能探测器有效面积高达五千平方厘米，其观测数据非常有利研究Z源的硬X射线辐射。研究人员系统分析了慧眼卫星观测Z源Sco X-1的观测数据，在十一次观测的高能能谱中发现幂律成分，即硬X射线尾巴(见图1)。分析显示硬X射线尾巴沿硬度-强度图中演化轨迹变硬并弱。联合拟合慧眼卫星低能、中能、高能能谱，宽能区能谱拟合显示(见图2)：中子星表面辐射的X射线光子被位于中子星和吸积盘之间的边界层中的热电子和流向中子星的吸积流中向中子星做自由落体运动运动的高能电子共同康普顿化可能产生Sco X-1中的硬X射线尾巴。

　　研究人员计划利用慧眼卫星观测数据研究其他Z源的硬X射线辐射规律及辐射起源，以形成Z源硬X射线辐射起源的统一认识。

  文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accf91

图1 慧眼卫星观测Sco X-1高能能谱拟合。拟合模型由一个热辐射成分(点线)和一个幂律成分(虚线)组成。拟合能区：三万至二十万电子伏特。

图2 慧眼卫星观测Sco X-1宽能区能谱拟合。拟合模型由一个热辐射成分(蓝色点线)、一个高斯铁线成分(绿色虚-点线)和一个康普顿化成分(红色虚线)组成。拟合能区：二千电子伏特至二十万电子伏特。