「SS 433是一個不同尋常的恆星系統，每次都會給我們帶來新發現。這種看法來源於一項對高能伽馬射線的新觀測上，而這些觀測結果則是基於對這個銀河系中最奇怪的天體近40年的測量。每一次測量都給了我們一個不同的謎題，我們希望現有的知識能夠讓我們了解這整個類星體家族。」——羅切斯特大學物理學家苯維(Segev BenZvi)
夜空看似寧靜，但如果通過專門的科學儀器，你會發現視線中原本安寧黑暗之處，充滿激烈的碰撞和閃耀的爆炸。遙遠而猛烈的爆炸會向四面八方噴射光和粒子，從而證明它們的存在。當這些「信使」到達地球時，科學家們則用專門的儀器捕捉它們，通過它們來繪製活動密集的天空，幫助人類更好地理解發生在太空深處的不穩定過程。
過去，國際科學界的合作首次探測到了一束奇異的高能光。科學家發現，在我們星系中，存在一個不尋常的恆星系統，其中有一個微型類星體——黑洞，正從附近的一顆伴星上吞噬物質，在這個過程中，它會噴出兩股強大的物質噴流，其中就包括了飛臨地球的高能光。
美國國家射電天文臺(NRAO)的超大型陣列多年來一直在觀測這種噴流。最為人注目的是，在這些噴流中，一些物質團以比光速還快的表觀速度運動，當然這是不可能的。這種現象被稱為超光速運動，實際上是一種錯覺，當一束物質以接近——但低於——光速向地球運動時，地球上的觀測者就會產生這種錯覺。
該研究小組的觀察結果發表在2018年10月4日的《自然》雜誌上。該研究結果表明，微型類星體噴流末端的電子加速和碰撞產生了強大的伽馬射線。科學家們認為，研究來自這個小類星體的「信使」，可能會讓我們有機會一瞥發生在遙遠星系中心的極端事件。
為了收集伽馬射線數據，該小組還動用了高海拔水切倫科夫伽馬射線天文臺(HAWC)。該天文臺的建造目標，就是觀察來自超新星殘骸、類星體和旋轉緻密恆星脈衝星等天體的伽馬射線。HAWC探測器位於墨西哥內格拉火山附近，海拔約13500英尺，由300多個水箱組成，每個水箱直徑約24英尺。當粒子撞擊水面時，它們會產生一種稱為切倫科夫輻射的藍光衝擊波，再由水箱裡的特殊攝像機將光線記錄下來，從而使科學家們能夠確定射入的伽馬射線的來源。
根據收集到的數據，研究小組已經確定了這個微類星體的基本特徵，他們將其命名為SS 433，距離地球約15000光年。包括SS 433在內，科學家們已經在我們的星系中看到了大約12個微型類星體，其中只有寥寥幾個會發射出高能伽馬射線。隨著SS 433的接近和定向，科學家們獲得了一個難得的機會來觀察未知的天體物理現象。
「SS 433就在我們附近，因此，利用HAWC獨特的廣闊視野，我們能夠解決兩個微類星體粒子加速位點的問題，」美國馬裡蘭大學教授、HAWC合作項目首席研究員兼發言人古德曼(Jordan Goodman)表示，「通過將我們的觀測數據與其他望遠鏡的多波長、多信號數據相結合，我們可以提高對SS 433及其巨大的星系外星系類星體粒子加速度的理解。」
這種類星體是巨大的黑洞，它們並非以恆星為食，而是從星系中心吸收物質。它們不斷向外釋放輻射，將其射向宇宙的每個角落。但類星體離我們十分遙遠，以至於我們探測到的大多數類星體，都是因為它們有射流飛向地球，就像用手電筒直接照在了我們的眼睛上。相比之下，向SS 433這種噴流方向遠離地球的就很難發現，這次HAWC發現的伽馬射線也只是來源於噴流而非類星體。
無論來自哪裡，伽馬射線都以直線的方式到達它們的目的地。如果到達地球，伽馬射線中的物質會與大氣中的分子發生碰撞，產生新的粒子和能量較低的伽馬射線。然後，每一個新粒子都會撞擊到更多的物質，當信號向地面級聯時，就會產生一個粒子簇。
HAWC合作項目人員研究了長達1017天的數據，發現了伽瑪射線來自於小類星體噴流的末端，而不是恆星系統的中心部分的證據。根據他們的分析，研究人員得出結論，噴流中的電子獲得的能量，比使用地球粒子加速器(比如位於法國和瑞士交界處的城市大小的大型強子對撞機)所獲得的能量高出1000倍。射流的電子與穿透空間的低能量微波背景輻射發生碰撞，導致伽馬射線放射。這是在這種系統中產生高能伽馬射線的一種新機制，與科學家觀察到的射流射向地球的情況明顯不同。
該項研究的共同作者、聯合空間科學研究所(UMD和美國宇航局戈達德太空飛行中心的合作夥伴)前博士後研究員柯方(音譯)說，這種新的發現對於理解SS 433的情況至關重要。
「只看到一種來自SS 433的光就像只看到動物的尾巴一樣，」 柯方說， 「因此，我們將它的所有信號，從低能量無線電波到x射線，與新的高能伽馬射線觀測結合起來，來找出真正的野獸——SS 433。」
到目前為止，儀器還沒有觀測到從SS 433發出的高能量伽馬射線。但是HAWC一開始就被設計成對光譜的這一極端部分非常敏感，而且它還有相當廣闊的視野，可以隨時觀察整個頭頂的天空，很可能在未來取得一些成就。
值得一提的是，伽馬射線的發現，近年來一直在為科研人員帶來「驚喜」。今年8月，科學家發現，從太空深處發出的伽馬射線暴表現出了一些前所未有的奇異行為，和6次極高能量的電磁能爆發相似，而這些爆發顯示了複雜的時間可逆性波狀行為(時間在這一行為中似乎會倒退重複)證據。
不過，科學家認為這一行為並不能證明時間旅行的可行性。相反，他們現在認為這些反覆暴發就像高速釋放的帶電粒子，在星系碎片中不斷反彈，就像回聲一樣。科學家稱，這會產生一種不尋常的信號，然後在數十億光年的跨度內不斷受到幹擾(或者稱為噪音)並進一步扭曲。了解這一現象可以幫助我們深入了解大質量恆星的死亡，甚至揭開黑洞形成的奧秘。
時間逆轉脈衝結構的存在使我們相信，伽馬射線暴的物理模型必須包含很強的物理對稱性，並與單個碰撞塊發生相互作用，」美國查爾斯頓學院的研究人員在論文中寫道，「我們已經探索了許多簡單的運動學模型，發現一種可能是伽馬射線暴中的受撞擊物質必須呈雙向對稱分布，並且受到單個碰撞塊的撞擊，這種物理現象是造成單個碰撞塊過程逆轉的原因;另一種可能是單個碰撞塊在穿過雙邊對稱分布的物質時產生了發射。」
另外簡單說說超光速運動。1994年春天，來自法國薩克萊的米拉貝爾(Felix Mirabel)和來自墨西哥城國立自治大學的羅德裡格斯(Luis Rodriguez)觀察到一種名為GRS 1915+105的x射線發射物體，該物體剛剛出現無線電爆發的事件。據了解，這個天體距離我們大約4萬光年遠，就在我們自己的銀河系中。他們的VLA觀測時間序列顯示，1915年和105年從GRS噴射出來的一對物體正在以超光速運動。這是我們第一次在銀河系中發現超光速運動。
這一令人驚訝的結果表明，星系中心的超大質量黑洞——比太陽大幾百萬倍的黑洞——存在一個更小的黑洞，能夠產生類似的高能噴流。GRS 1915+105被認為是一個雙星系統，其中一個成分是黑洞或中子星，質量只有太陽的幾倍。另一顆質量更大的星體不斷從它的伴星上吸取物質。在被拉入吸積盤之前，這些物質圍繞著巨大的物體旋轉。吸積盤的摩擦產生的溫度足以使物質發射出x射線，而磁化過程據信會加速射流中的物質。
在米拉貝爾和羅德裡格斯從GRS 1915+105中發現了超光速運動後，其他幾個星系的「微型類星體」也逐漸被VLA和VLBA發現和研究。1999年，NRAO天文學家海吉明(Robert Hjellming)在一場x射線爆發後24小時內，將VLA轉向發生爆炸的位置。通過與麻省理工學院的史密斯(Donald Smith)和雷米勒德(Ronald Remillard)合作，海吉明發現這個天體是一個距離地球1600光年的微型類星體，也是迄今為止發現的離地球最近的黑洞。
我們星系中的微型類星體，因為它們離我們更近，因此更容易研究，他們目前已經成為揭示產生超快物質噴射的物理過程的無價的「實驗室」。
在上圖中，左上方的圖片是從大質量黑洞x射線雙星Cyg~X-1中噴射出穩定的毫弧秒級射流;右上方是來自超光速星系射流源GRS~1915+105的瞬態射流;左下是發現的第一個星系源的射電射流，雙星軌道幾乎是側立的，SS 433的進動吸積盤使其射流每162天在天空中追蹤一個「開塞鑽」;右下是在1e ~140.7-2942星系中心黑洞周圍的無線電射流化石。
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