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地球周围的反物质之谜居然与脉冲星开释的伽马射线有关

  • 来源:瑞腾网
  • 2020-08-09 05:52:18

美国宇航局费米伽马射线太空望远镜在脉冲星周围发现了弱小但延伸的高能光辉。假如肉眼可见,这个伽马射线“光晕”在天空中看起来会比满月大40倍。这种结构或许会为一个长期存在,关于反物质数量的疑团供给解决方案。美国宇航局戈达德太空飞翔中心的天体物理学家马蒂娅·迪·毛罗(Mattia Di Mauro)说:剖析标明,这颗脉冲星或许会引起了一个长达十年的疑团,即为什么一种类型的世界粒子在地球邻近反常丰厚。

这些是正电子,也便是反物质版的电子,来自太阳系之外的某个当地,其研讨发现宣布在《物理谈论D》期刊上。中子星是当一颗比太阳大得多的恒星耗尽燃料,在本身分量下崩塌并作为超新星爆破时留下的中心。脉冲星也是中子星的一种,这些快速旋转的脉冲星宣布光束,就像灯塔相同,有规则地扫过咱们的视野。Geminga(发音为geh-ming-ga)由NASA的小地理卫星2号于1972年发现,是伽马射线中最亮的脉冲星之一。

Geminga坐落大约800光年之外的双子座,Geminga的姓名既是对意大利米兰方言中“双子座伽马射线源”和“它不在那里”的表达方式,指的是地理学家无法在其他能量找到该天体。Geminga终究在1991年3月被发现,其时德国ROSAT使命接收到的闪耀X射线显现:来历是一颗每秒自转4.2次的脉冲星。脉冲星自然地被一团电子和正电子包围着,是因为中子星的强磁场将粒子从脉冲星外表拉出,并将它们加快到挨近光速。

电子和正电子归于被称为世界射线的快速粒子,它们来历于太阳系以外。因为世界射线粒子带有电荷,当它们在前往地球的旅途中遇到磁场时,它们的途径会变得紊乱。这在某种程度上预示着地理学家不能直接追寻它们的来历。在曩昔的十年里,费米世界线、美国宇航局国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS-02)和其他近地空间试验的世界射线丈量发现,高能正电子数量比科学家预期的要多,而脉冲星是首要的或许性。

然后,在2017年墨西哥普埃布拉高海拔水切伦科夫伽马射线地理台(HAWC)的科学家证明:早些时候在Geminga周围地上勘探到了一个小型伽马射线晕。在5万亿到40万亿电子伏特的能量下,调查到了这种结构——光的能量是咱们肉眼所能看到的数万亿倍。科学家们以为,当加快的电子和正电子与邻近的星光相撞时,就会发生这种辐射,磕碰将光提升到更高的能量。依据光晕的巨细,HAWC团队得出结论,在这些能量下的Geminga正电子很少抵达地球。

假如是真的,这将意味着调查到的正电子过剩一定有更独特解说。但对脉冲星来历的研讨爱好仍在持续,双子座是最前沿和中心的,对费米大面积望远镜(LAT)获取的十年Geminga伽马射线数据的剖析,LAT比HAWC观测到的能量更低。该研讨的合著者、德国RWTH亚琛大学博士后西尔维亚·曼科尼说:为了研讨这个光晕,有必要减去一切其他伽马射线源,包含世界射线与星际气体云磕碰发生的漫反射光,研讨使用了10种不同的星际发射模型来研讨这些数据。

当这些源被移除时,留下的是一道巨大椭圆形光辉,能量为100亿电子伏特(GeV),在天空中跨度约20度。这类似于闻名北斗七星图画的巨细,在较低的能量下,光晕乃至更大。意大利国家核物理研讨所和都灵大学的合著者菲奥伦扎·多纳托解说说:较低能量的粒子在遇到星光之前,会在间隔脉冲星更远的当地飞翔,将部分能量转移到脉冲星上,并将光线提升为伽马射线。这便是怎么回事伽马射线发射以较低能量覆盖了更大的区域

此外,双子座光晕被拉长的部分原因是脉冲星在太空中的运动。研讨小组确认费米LAT数据与HAWC新近的观测成果共同,在AMS-02试验中看到的高能正电子中,仅Geminga一个就或许占到20%。依据银河系中一切脉冲星的累积辐射计算,很明显,脉冲星仍然是正电子过剩的最佳解说。研讨证明了研讨单个来历以猜测它们对世界射线奉献的重要性。这是一个令人兴奋新范畴的一个方面,这个范畴被称为多传播者地理学。

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参阅期刊《物理谈论D》

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