钱德拉望远镜对冥王星 X 射线探测的谜题

利用钱德拉 ACIS-S，我们在 2015 年 7 月 14 日新视野号（New Horizons）飞掠期间对冥王星系统进行了成像 X 射线分光光度测量。观测于 2014 年 2 月至 2015 年 8 月间的 4 次访问中进行，总计 174 ks。我们在 0.31 至 0.60 keV 通带内，在一个随冥王星共动的 11 x 11 像素框（100 x 100 $R_{Pluto}$）中测得净信号为 6.8 个计数，噪声水平为 1.2 个计数，探测置信度 > 99.95%。冥王星的光子与背景谱不匹配，与随冥王星共动的 90% 通量孔径重合，且未与天空源混淆。冥王星在 0.31 至 0.60 keV 的平均 X 射线功率为 200 MW，处于已知太阳系发射源（极光沉降、太阳 X 射线散射以及太阳风离子与大气中性粒子之间的电荷交换 CXE）所见 X 射线功率水平的中间范围。我们排除了极光效应作为来源，因为冥王星没有已知的磁场，且新视野号的 Alice 紫外光谱仪在飞掠期间未检测到来自冥王星的气辉。纳米级大气雾霾颗粒可能导致来自冥王星的太阳 X 射线增强共振散射，但探测到的光子能量特征与太阳光谱不匹配，且对冥王星散射 X 射线发射的估计值比我们观测中发现的 3.9e-5 cps 低 100 倍以上。来自太阳风碳、氮和氧离子的 CXE 发射可以产生所见的能量特征，而从新视野号数据推导出的 6e25 的中性气体逃逸率可以支持我们观测所需的 3.0e24 X 射线光子/秒的发射率。利用光子发射时太阳风围绕冥王星（SWAP）仪器在冥王星附近测得的太阳风质子密度和速度，我们发现流入以冥王星为中心的 11 x 11 像素框的太阳风次要离子数量太少，不足以支持观测到的发射率，除非该区域的太阳风被显著聚焦和增强。