博科园 发现两颗蓝巨星变身加速器,释放出伽马射线!,在7500光年外

天文学家使用望远镜 , 现在证明了一种特定类型的双星 , 是一种非常高能的宇宙伽马辐射源 。 船底座埃塔双星位于7500光年外的南天船底座 , 根据收集的数据 , 它发出能量高达400千兆电子伏特(GeV)的伽马射线 , 大约是可见光能量的1000亿倍 。 研究由德国电子同步加速器研究所(DESY)的斯特凡·欧姆、伊娃·莱瑟和马蒂亚斯·富布林领导 。
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并在《天文学与天体物理学》期刊上公布了他们在伽马射线天文台高能立体系统(H.E.S.S.)上的发现 。 船底座埃塔双是一个最高能的双星系统 , 由两颗蓝巨星组成 , 其中一颗质量约为太阳的100倍 , 另一颗质量约为太阳的30倍 。 这两颗恒星每隔5.5年在非常偏心的椭圆轨道上绕对方运行一次 , 它们之间的距离大约在太阳到火星和太阳到天王星的距离之间变化 。 这两颗巨大恒星都将密集的超音速带电粒子星风抛向太空 。
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在这个过程中 , 在短短5000年左右的时间里 , 两者中较大的一个损失了相当于一个太阳的质量 。 较小的一颗产生快速恒星风 , 速度约为每小时1100万公里(约为光速的百分之一) 。 在这两种恒星风相撞的区域形成了一个巨大激波锋面 , 将风中的物质加热到极高温度 。 在5000万摄氏度左右 , 这种物质在X射线范围内辐射明亮 。 然而 , 恒星风中的粒子还不够热 , 不足以发射伽马辐射 。 然而 , 像这样的冲击区 , 通常是亚原子粒子被强大普遍电磁场加速的地方 。
超高能量的世界
当粒子加速得如此之快时 , 它们也可以发射伽马辐射 。 事实上 , 由美国国家航空航天局(NASA)运营的费米卫星和意大利航空航天局(ASI)雅居乐卫星在2009年已经探测到来自船底座埃塔双星高达10GeV(吉电子伏)的高能伽马射线 。 研究已经提出了不同模型来解释这种伽马辐射是如何产生的 , 它可能是由加速的电子或高能原子核产生 。 确定这两种情况中哪一种是正确的至关重要:非常高能量的原子核占了所谓宇宙射线的大部分 。
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宇宙射线是一种不断从各个方向袭击地球的亚原子宇宙冰雹 。 尽管对宇宙射线进行了100多年的密集研究 , 但宇宙射线的来源仍然不完全清楚 。 由于带电原子核在穿越宇宙星际空间时受到宇宙磁场的偏转 , 它们到达地球的方向不再指向它们的起源 。 另一方面 , 宇宙伽马射线不会偏转 。 因此 , 如果特定来源发出的伽马射线能够被证明来自高能原子核 , 那么长期寻找的宇宙粒子辐射加速器之一就会被识别出来 。
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在船底座埃塔双星的例子中 , 电子很难被加速到高能 , 因为它们在加速过程中不断地被磁场偏转 , 这使得它们再次失去能量 。 非常高能的伽马辐射开始于100GeV以上 , 这在船底座埃塔双星系统中是很难解释的 , 因为它是由电子加速引起 。 卫星观测数据已经表明 , 船底座埃塔双星也会发射超过100GeV的伽马辐射 , 这两颗蓝巨星近距离相遇的时候 , H.E.SS已经成功地探测到了能量高达400GeV的这种辐射 。
天然的粒子加速器
【博科园 发现两颗蓝巨星变身加速器,释放出伽马射线!,在7500光年外】这使得这两颗双星成为已知的第一个源 , 在这个源中 , 非常高能量的伽马辐射是由碰撞的恒星风产生 。 德国电子同步加速器研究所博士生鲁斯兰·科诺与海德堡马克斯·普朗克核物理研究所的科学家们发表了一项配套研究:对H.E.SS和卫星测量的伽马辐射进行分析表明 , 这种辐射最好被解释为原子核加速的产物 。 这将使碰撞恒星风的激波区 , 成为一种新型宇宙射线天然粒子加速器 。