同步輻射
/ SIN-kroh-tron /
想像一個帶電粒子——比方說一個電子——以接近光速的速度在太空中飛奔，然後撞進了一片磁場。磁場不能讓它加速或減速，但會把它的路徑掰成一條曲線，就像繩子把掄起的石頭掰成圓圈。每當一個帶電粒子被迫改變方向，它就會以光的形式甩出能量。一個以近光速沿磁力線盤旋的電子，會甩出一種特徵鮮明、向前聚束的輻射，我們稱之為同步輻射，名字來自最早注意到它的那種粒子加速器。
同步輻射特別之處在於它是非熱的：它的顏色不報告溫度，而是報告粒子的能量和磁場的強度。電子越快、磁場越強，產生的光的頻率就越高。一個高速電子單憑自己就能在極寬的範圍裡發光，從射電波一路上到 X 射線。由於輻射沿電子運動方向緊緊向前聚束，又因為磁場給了它一種內在的扭轉，同步輻射往往是偏振的——它的波在某個偏好方向上擺動——這正是天文學家尋找的標誌性指紋。
同步輻射是高能天體物理的幾大主力之一。我們正是靠它看見黑洞噴出的相對論噴流、超新星遺跡發光的殼層、瀰漫在我們整個銀河系裡的高速電子薄霧，以及像蟹狀星雲那樣的脈衝星風雲。當一個源展現出從射電到 X 射線平滑延伸的能譜、再加上強偏振時，自然的解讀就是：某處的磁場正在抽打著近光速的電子。這是宇宙在悄悄告訴我們，它的粒子加速器在哪裡。
像仙后座 A 這樣的超新星遺跡發出的射電輝光，就是同步輻射：爆炸的激波把電子加速到接近光速，當它們在遺跡纏繞的磁場中盤旋時，就在射電波和 X 射線下把它點亮。這光是強偏振的，正是據此我們才知道，是磁場和高速電子、而不是熾熱氣體在發光。
近光速電子在磁場中盤旋，從射電到 X 射線發光——而且是偏振的。
同步輻射的顏色編碼的是粒子能量和磁場強度，而不是溫度——所以把它當成黑體並報出一個「溫度」是錯誤的。它需要接近光速運動的帶電粒子；僅僅熾熱但緩慢的氣體產生不了它。