近10年來，美國宇航局（NASA）的NuSTAR（核光譜望遠鏡陣列）X射線空間觀測站一直在研究宇宙中一些能量最高的天體，如碰撞的死星和巨大的黑洞對熱氣的吞噬。在這段時間裡，科學家們不得不處理從天文台側面漏進來的雜散光，這可能會幹擾觀察。但是現在團隊成員已經想出了如何利用這些雜散的X射線光來了解NuSTAR周邊視野中的天體，同時也進行正常的目標觀測。
這一發展有可能使NuSTAR提供的洞察力倍增。《天體物理學雜誌》上的一篇新的科學論文描述了首次使用NuSTAR的雜散光觀測來了解一個宇宙天體–在這種情況下是一顆中子星。
中子星是恆星坍縮后留下的物質塊，是宇宙中密度最大的一些天體，僅次於黑洞。它們強大的磁場捕獲氣體粒子，並將它們漏斗式地引向中子星的表面。當這些粒子被加速和激發時，它們會釋放出高能量的X射線，NuSTAR可以探測到這些射線。
這項新研究描述了一個名為SMC X-1的系統，它由一顆中子星組成，圍繞着圍繞銀河系的兩個小星系中的一顆恆星運轉。當用望遠鏡觀察時，SMC X-1的X射線輸出的亮度似乎變化很大，但是NuSTAR和其他望遠鏡幾十年的直接觀測已經揭示了這種波動的模式。科學家們已經指出了SMC X-1在被X射線望遠鏡研究時亮度變化的幾個原因。例如，隨着中子星在每一個軌道上向恆星後面傾斜，X射線的亮度也會變暗。根據這篇論文，雜散光數據足夠敏感，可以發現其中一些有據可查的變化。
“我認為這篇論文表明這種雜散光方法是可靠的，因為我們觀察到了SMC X-1中的中子星的亮度波動，我們已經通過直接觀察證實了這一點，”加州帕薩迪納的加州理工學院的天體物理學家、新研究的主要作者McKinley Brumback說。“今後，如果我們能夠在我們還不知道天體是否有規律地改變亮度時，使用雜散光數據來觀察天體，並有可能使用這種方法來檢測變化，那就太好了。”
形式和功能
這種新方法之所以能夠實現，是因為NuSTAR的形狀類似於啞鈴。它有兩個笨重的部件，位於一個狹窄的、33英尺長（10米長）的結構的兩端，稱為可部署的桅杆，或吊杆。通常情況下，研究人員將笨重的一端–包含光學元件或收集X射線的硬件–指向他們想要研究的天體。光線沿着吊杆傳到位於航天器另一端的探測器上。兩者之間的距離對於聚焦光線是必要的。
但是，雜散光也會從吊杆的兩側進入，繞過光學系統到達探測器。它與來自望遠鏡直接觀測的任何物體的光一起出現在NuSTAR的視場中，而且通常相當容易用眼睛識別。它形成了一圈微弱的光線，從圖像的兩側出現。(不足為奇的是，雜散光是許多其他空間和地面望遠鏡的一個問題）。
一組NuSTAR團隊成員在過去的幾年裡，從NuSTAR的各種觀測中分離出雜散光。在確定了每次觀測外圍的明亮的已知X射線源之後，他們使用計算機模型來預測根據附近的哪個明亮天體應該出現多少雜散光。他們還查看了幾乎所有的NuSTAR觀測，以確認雜散光的蛛絲馬跡。該小組創建了一個大約80個天體的目錄，NuSTAR收集了這些天體的雜散光觀測數據，並將該目錄命名為“StrayCats”。
“想象一下，坐在一個安靜的電影院里看電影，聽到隔壁播放的動作片中的爆炸聲，”加州理工學院的高級研究科學家、領導StrayCats工作的NuSTAR團隊成員Brian Grefenstette說。“在過去，這就是雜散光的情況–分散了我們試圖關注的東西的注意力。現在，我們有工具將這些額外的噪音轉化為有用的數據，為使用NuSTAR研究宇宙開闢了一條全新的途徑。”
當然，雜散光數據不能取代NuSTAR的直接觀測。除了雜散光沒有聚焦之外，NuSTAR可以直接觀測的許多物體都太暗了，無法出現在雜散光目錄中。但是Grefenstette說，多名加州理工學院的學生對數據進行了梳理，發現了周邊天體快速變亮的情況，這可能是任何數量的戲劇性事件，例如中子星表面的熱核爆炸。觀察中子星亮度變化的頻率和強度可以幫助科學家破譯這些天體發生了什麼。
“如果你試圖尋找一個X射線源的長期行為或亮度的模式，雜散光觀測可能是一個偉大的方式，可以更頻繁地檢查並建立一個基線，”加州理工學院的美國宇航局哈勃獎學金計劃愛因斯坦研究員和StrayCats團隊的成員Renee Ludlam說。“他們還可以讓我們在我們沒有預料到的時候，或者在我們通常不能將NuSTAR直接指向它們的時候，捕捉到這些天體的奇怪行為。雜散光觀測並不能取代直接觀測，但更多的數據總是好的。”