NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线2023年对风车星系中的超新星SN2023ixf的观测为研究宇宙射线的产生提供了一个独特的机会，但是NASA的费米望远镜并没有探测到预期的伽马射线，这表明能量转换率比预期的要低得多。资料来源：美国国家航空航天局2023年5月18日，一颗超新星在附近的风车星系（Messier101）爆发，它位于大约2200万光年外的大熊座。这颗超新星被命名为SN2023ixf，是自2008年费米探测器发射以来发现的附近最亮的超新星。意大利里雅斯特大学研究员吉列姆-马蒂-德韦萨说："天体物理学家以前估计，超新星将其总能量的大约10%转化为宇宙射线加速度。但我们从未直接观测到这一过程。通过对SN2023ixf的新观测，我们的计算结果是爆炸后几天内的能量转换率低至1%。这并不排除超新星是宇宙射线工厂的可能性，但这确实意味着我们还有更多关于超新星产生的知识要学习。"这篇论文由马丁-德维萨在奥地利因斯布鲁克大学（UniversityofInnsbruck）期间发表，将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》（AstronomyandAstrophysics）杂志上。即使没有探测到伽马射线，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也能帮助天文学家了解更多有关宇宙的信息。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心宇宙射线及其起源每天，数以万亿计的宇宙射线与地球大气层发生碰撞。其中大约90%是氢原子核（或质子），其余的是电子或较重元素的原子核。自20世纪初以来，科学家们一直在研究宇宙射线的起源，但这些粒子无法追溯到它们的源头。由于宇宙射线带电，它们在飞往地球的途中会因遇到磁场而改变方向。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说："然而，伽马射线会直接射向我们。宇宙射线在与周围环境中的物质相互作用时会产生伽马射线。费米望远镜是轨道上最灵敏的伽马射线望远镜，因此当它没有探测到预期的信号时，科学家必须对这种缺失做出解释。解开这个谜团，就能更准确地了解宇宙射线的起源。"弗雷德-劳伦斯-惠普尔天文台（FredLawrenceWhippleObservatory）的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系（Messier101）的可见光图像。超新星2023ixf的位置被圈了起来。天文台位于亚利桑那州的霍普金斯山上，由哈佛天体物理学中心和史密森尼天文台共同运营。资料来源：平松等人，2023/SebastianGomez(STScI)作为宇宙射线加速器的超新星长期以来，天体物理学家一直怀疑超新星是宇宙射线的主要贡献者。当一颗质量至少是太阳8倍的恒星耗尽燃料时，就会发生这种爆炸。内核坍缩，然后反弹，推动冲击波向外穿过恒星。冲击波加速粒子，产生宇宙射线。当宇宙射线与恒星周围的其他物质和光线碰撞时，就会产生伽马射线。超新星会极大地影响星系的星际环境。它们的爆炸波和不断膨胀的碎片云可能会持续存在5万年以上。2013年，费米测量显示，银河系中的超新星残骸正在加速宇宙射线，当它们撞击星际物质时，会产生伽马射线光。但天文学家说，这些残余物并没有产生足够的高能粒子，无法与科学家在地球上的测量结果相匹配。一种理论认为，超新星可能会在最初爆炸后的几天或几周内加速银河系中能量最高的宇宙射线。但是超新星非常罕见，在银河系这样的星系中，一个世纪才会发生几次。在大约3200万光年的距离内，超新星平均每年只发生一次。从可见光望远镜第一次看到SN2023ixf开始，经过一个月的观测，费米没有探测到伽马射线。挑战与未来研究合著者、法国国家科学研究中心下属蒙彼利埃宇宙与粒子实验室的天体物理学家马蒂厄-雷诺（MatthieuRenaud）说："不幸的是，看不到伽马射线并不意味着没有宇宙射线。我们必须对所有有关加速机制和环境条件的基本假设进行研究，才能将伽马射线的缺失转化为宇宙射线产生的上限。"研究人员提出了几种可能影响费米观测到该事件产生的伽马射线的情况，比如爆炸碎片的分布方式和恒星周围物质的密度。费米的观测首次为研究超新星爆炸后的状况提供了机会。以其他波长对SN2023ixf进行的更多观测、基于这一事件的新模拟和模型，以及未来对其他年轻超新星的研究，都将帮助天文学家找到宇宙宇宙射线的神秘来源。费米是戈达德管理的一个天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的，法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427911.htm

NASA费米太空望远镜首次探测到来自"蜘蛛"星系的伽马射线日食

NASA费米太空望远镜首次探测到来自"蜘蛛"星系的伽马射线日食一个国际科学家小组在费米观测的十多年中，找到了七个经历这些日食的蜘蛛，当低质量的伴星从我们的视点经过脉冲星的前面时，就会发生日食。这些数据使他们能够计算出这些系统相对于我们的视线是如何倾斜的以及其他信息。领导这项工作的德国汉诺威马克斯-普朗克引力物理研究所的天体物理学家科林-克拉克说："研究'蜘蛛'的最重要目标之一是试图测量脉冲星的质量。脉冲星基本上是我们可以测量的最密集的物质球。它们所能达到的最大质量限制了这些极端环境中的物理学，这在地球上是无法复制的。"有关这项研究的论文于1月26日发表在《自然天文学》杂志上。在这幅插图中，一颗正在运行的恒星开始侵蚀它的伙伴，一个快速旋转的超密集恒星残骸被称为脉冲星。脉冲星发射出多波长的光束，在视线范围内旋转，并产生外流，加热恒星的正面，吹走物质并侵蚀其伙伴。资料来源：NASA/索诺玛州立大学AuroreSimonnet蜘蛛系统的形成是因为双星中的一颗恒星比它的伙伴进化得更快。当质量更大的恒星变成超新星时，它留下了一颗脉冲星。这颗恒星的残余物发射出多波长的光束，包括伽马射线，在我们的视野中扫来扫去，产生的脉冲如此有规律，可以与原子钟的精度相媲美。在早期，一些'蜘蛛'脉冲星通过吸走一股气体来"喂养"它的同伴。随着系统的发展，当脉冲星开始更快速地旋转时，喂食就停止了，产生的粒子外流和辐射使同伴的正面过热并侵蚀它。科学家们将蜘蛛系统分为两种类型，以蜘蛛物种命名，其雌性有时会吃掉它们较小的伴侣。黑寡妇蜘蛛含有质量小于太阳5%的伴星，红背蜘蛛星系接纳更大的同伴，无论是尺寸还是质量，重量都在太阳的10%到50%之间。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说："在费米之前，我们只知道有少数几颗脉冲星会发射伽马射线。经过十多年的观测，这项任务已经确定了300多颗，并收集了一个漫长的、几乎不间断的数据集，使社区能够进行开拓性的科学工作。"研究人员可以通过测量蜘蛛系统的轨道运动来计算出它们的质量。可见光观测可以测量出同伴的行进速度，而无线电测量则揭示了脉冲星的速度。然而，这些都依赖于朝向和远离我们的运动。对于一个几乎面对面的系统来说，这种变化是轻微的，而且有可能造成混乱。同样的信号也可能是由一个较小的、较慢的、从侧面看到的轨道系统产生的。了解该系统相对于我们视线的倾斜度对于测量质量至关重要。倾斜的角度通常是用可见光来测量的，但是这些测量有一些潜在的复杂因素。当伴星绕着脉冲星运行时，其过热的一面会进入和离开视野，从而在可见光中产生取决于倾斜度的波动。然而，天文学家们仍在了解过热过程，具有不同加热模式的模型有时会预测不同的脉冲星质量。然而，伽马射线只由脉冲星产生，而且能量很大，除非被伴星阻挡，否则它们会沿直线传播，不受碎片的影响。如果伽马射线从一个蜘蛛系统的数据集中消失，科学家可以推断出伴星使脉冲星黯然失色。从那里，他们可以计算出该系统在我们视线中的倾斜度、恒星的速度以及脉冲星的质量。PSRB1957+20，简称B1957，是第一个著名的黑寡妇星，于1988年发现。这个系统的早期模型是根据可见光观测建立的，确定它向我们的视线倾斜了大约65度，脉冲星的质量是太阳的2.4倍。这将使B1957成为已知最重的脉冲星，跨越了脉冲星和黑洞之间的理论质量极限。通过查看费米数据，克拉克和他的团队发现了15个丢失的伽马射线光子。来自这些天体的伽马射线脉冲的时间是如此的可靠，以至于在十年内丢失的15个光子足够重要，以至于研究小组可以确定该系统正在黯然失色。然后他们计算出该双星的倾斜度为84度，脉冲星的重量仅为太阳的1.8倍。"有一个寻找大质量脉冲星的过程，这些蜘蛛系统被认为是寻找它们的最佳途径之一，"新论文的共同作者、华盛顿的美国海军研究实验室的研究物理学家马修-克尔说。"他们经历了一个非常极端的从伴星到脉冲星的质量转移过程。一旦我们真正得到了这些模型的微调，我们就能确定这些蜘蛛系统是否比其他的脉冲星群体更有质量。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343619.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343619.htm

人工智能帮助NASA Swift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图

人工智能帮助NASASwift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图在短短几秒钟内，GRB释放的能量相当于太阳一生释放的能量。由于它们如此明亮，GRB可以在多种距离（包括可见宇宙的边缘）进行观测，帮助天文学家追寻最古老、最遥远的恒星。但是，由于目前技术的限制，只有一小部分已知的GRB具有所需的全部观测特征，可以帮助天文学家计算它们发生在多远的地方。图中所示的Swift是美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心、宾夕法尼亚州立大学帕克分校、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司的合作成果。其他合作伙伴包括英国莱斯特大学和穆拉德空间科学实验室、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/ChrisSmith(KBRwyle)Dainotti和她的团队将美国宇航局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NASA'sNeilGehrelsSwiftObservatory）的GRB数据与多个机器学习模型相结合，克服了当前观测技术的局限性，更精确地估算出了距离未知的GRB的邻近程度。由于GRB既可以在很远的地方观测到，也可以在相对较近的距离观测到，因此了解它们发生的位置有助于科学家了解恒星是如何随时间演变的，以及在给定的空间和时间内可以发生多少次GRB。"这项研究推动了伽马射线天文学和机器学习的前沿发展，"Dainotti说。"后续研究和创新将帮助我们取得更可靠的结果，并使我们能够回答一些最紧迫的宇宙学问题，包括我们宇宙的最早过程以及它是如何随着时间的推移而演变的。"在一项研究中，Dainotti和波兰雅盖隆大学的博士研究生AdityaNarendra使用几种机器学习方法精确测量了太空雨燕紫外/光学望远镜（UVOT）和地面望远镜（包括斯巴鲁望远镜）观测到的GRB的距离。测量结果完全基于其他与距离无关的GRB特性。该研究成果于5月23日发表在《天体物理学杂志通讯》上。Narendra说："这项研究的结果非常精确，我们可以利用预测的距离来确定一定体积和时间内的GRB数量（称为速率），这与实际观测到的估计值非常接近。"由Dainotti和国际合作者领导的另一项研究利用NASA的SwiftX射线望远镜（XRT）从所谓的长GRB产生的余辉数据，通过机器学习成功地测量了GRB的距离。据信，GRB以不同的方式发生。长GRB发生在一颗大质量恒星到达其生命末期并爆发出壮观的超新星时。另一种类型被称为短GRB，发生在死亡恒星（如中子星）的残余物在引力作用下合并并相互碰撞时。Dainotti说，这种方法的新颖之处在于将几种机器学习方法结合起来使用，以提高它们的集体预测能力。这种方法被称为"超级学习者"（Superlearner），它为每种算法分配一个权重，权重值从0到1不等，每个权重与该奇异方法的预测能力相对应。超级学习者的优势在于，最终预测结果总是比单一模型更有效，还用于摒弃预测能力最差的算法。这项研究于2月26日发表在《天体物理学杂志》增刊系列上，它可靠地估计了154个距离未知的长GRB的距离，并大大增加了这类爆发的已知距离数量。由斯坦福大学天体物理学家VahéPetrosian和Dainotti领导的第三项研究于2月21日发表在《天体物理学杂志通讯》上，该研究利用斯威夫特X射线数据回答了一些令人费解的问题，表明GRB的速率--至少在较小的相对距离上--并不遵循恒星形成的速率。这提供了一种可能性，即小距离的长GRB可能不是由大质量恒星的坍缩产生的，而是由中子星等非常致密的天体聚变产生的。在美国国家航空航天局斯威夫特天文台客座研究员计划（第19周期）的支持下，Dainotti和她的同事们现在正努力通过一个交互式网络应用程序公开机器学习工具。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434500.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434500.htm

哈勃太空望远镜捕捉到星系 SDSS J103512.07+461412.2

哈勃太空望远镜捕捉到星系SDSSJ103512.07+461412.2这幅由哈勃太空望远镜拍摄的图像重点展示了位于大熊座的SDSSJ103512.07+461412.2星系。这个星系的名字来源于斯隆数字巡天（SDSS），自2000年成立以来，SDSS已经为数以亿计的天文实体编了目录。图片来源：ESA/哈勃和NASA,R.Tully这张哈勃本周图片包含了被命名为SDSSJ103512.07+461412.2的髓质星系，在这张图片的中心位置，可以看到一个由尘埃和恒星组成的分散星系，其核心部分密度较大，亮度较高。SDSSJ103512.07+461412.2位于距离地球2300万光年的大熊座。斯隆数字巡天（SDSS）是2000年开始的一项大规模巡天活动，目的是观测大量天文物体并为其编目。迄今为止，它已经记录了数亿个天体。在天文星表的早期，天文学家们煞费苦心地逐一记录单个天体。例如，Messier星表只包括110个天体，是由天文学家查尔斯-梅西耶（CharlesMessier）确定的，因为这些天体都妨碍了他捕捉彗星的工作。由于梅西耶星表非常有限，我们只需把这些天体称为M1到M110即可。与此相反，当涉及到像SDSS这样范围庞大的巡天观测时，当大量的数据需要被自动处理时，分配给天体的名称就需要更长，信息量也更大。为此，每个SDSS物体的命名都遵循以下格式：SDSSJ"，然后是赤经（RA）和赤纬（Dec）。赤经和赤纬定义了天体在夜空中的位置。赤经相当于地球上的经度，而赤纬则相当于纬度。更确切地说，RA测量的是天体从天体赤道（南北两极之间的中点）与黄道（地球绕太阳运行的平面）交点的纵向距离。然后，整个夜空被切割成24个片段，称为"小时"，从该起点（被指定为零时）向东测量。这意味着RA可以用"小时"、"分钟"和"秒"来表示。纬度是指天体赤道向北或向南的角度，用度表示。因此，SDSSJ103512.07+461412.2这个名字只是告诉我们，这个星系位于天赤道零时点以东10小时35分12秒，天赤道以北46度多一点的地方。因此，这个冗长的名字实际上是一个标识符和一个详细的位置。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386203.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386203.htm

NASA韦伯太空望远镜捕捉到宇宙“蜘蛛”的图像

NASA韦伯太空望远镜捕捉到宇宙“蜘蛛”的图像美国宇航局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜在一个名为剑鱼座30（30Doradus）的恒星“苗圃”中发现了数千颗从未见过的年轻恒星。由于在以前的望远镜图像中出现了尘埃状的细丝，该星云被昵称为“蜘蛛星云”(TarantulaNebula)，长期以来一直是研究恒星形成的天文学家的最爱。除了年轻的恒星，韦伯还揭示了遥远的背景星系，以及星云的气体和尘埃的详细结构和组成。“蜘蛛星云”位于大麦哲伦星系的16.1万光年之外，是离我们银河系最近的星系--本地组中最大和最明亮的恒星形成区。它是天文学家所知的最热、质量最大的恒星的家园。韦伯的三个高分辨率红外仪器都集中在“蜘蛛星云”上。用韦伯的近红外相机（NIRCam）来观察，这个区域就像一个“正在爬行的狼蛛”的家，里面有它的蜘蛛丝。在NIRCam图像中，星云中心的空洞被来自大质量年轻恒星群的爆炸性辐射掏空了，这些恒星在图像中闪烁着淡淡的蓝色。只有星云周围最密集的区域能够抵御这些恒星强大的恒星风的侵蚀，形成似乎指向星团的“柱子”。这些“柱子”包含了正在形成的原生星，它们最终将从它们的尘埃茧中出来，轮流塑造星云。韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）捕捉到一颗非常年轻的恒星正在这样做。天文学家们之前认为这颗恒星可能更老一些，并且已经在清理自己周围的“气泡”的过程中了。然而，NIRSpec显示，这颗恒星只是刚刚开始从它的“柱子”中走出来，并且仍然在自己周围保持着一层绝缘的尘埃云。如果没有韦伯在红外波长下的高分辨率光谱，这段正在形成的恒星就不可能被发现。当用韦伯的中红外仪器（MIRI）探测到的较长的红外波长来观察时，该区域呈现出一种不同的外观。炽热的恒星逐渐消失，而较冷的气体和尘埃则发亮。在恒星孕育云中，光点表示嵌入的原恒星，仍在增加质量。虽然较短波长的光被星云中的尘埃颗粒吸收或散射，因此永远无法到达韦伯而被探测到，但较长的中红外波长却能穿透这些尘埃，最终揭示出一个以前不为人知的宇宙环境。“蜘蛛星云”令天文学家感兴趣的原因之一是，该星云具有类似于在“宇宙正午”观察到的巨大的恒星形成区的化学成分类型。那时候，宇宙只有几十亿年的历史，恒星的形成正处于高峰期。我们银河系中的恒星形成区不会以与“蜘蛛星云”相同的速度产生恒星，并且具有不同的化学成分。这使得“蜘蛛星云”成为最接近（即最容易看到细节）宇宙中正在发生的事情的例子，因为它达到了它的辉煌的“正午”。韦伯将为天文学家提供机会，将对“蜘蛛星云”中的恒星形成的观测与望远镜对“宇宙正午”实际时代的遥远星系的深入观测进行比较和对比。尽管人类有数千年的观星经验，但恒星的形成过程仍有许多谜团。其中许多是由于我们以前无法获得清晰的图像，以了解恒星“苗圃”厚厚的云层背后所发生的一切。韦伯已经开始揭示一个从未见过的宇宙，而它在改写恒星创造故事方面才刚刚开始。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313419.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313419.htm

伽马射线探测标记出来自太阳的最大光能量

伽马射线探测标记出来自太阳的最大光能量几十年后，这些伽马射线最终在2011年被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜探测到。随着多年来观测次数的不断增加，费米发现太阳产生的伽马射线比预测值高出约七倍。探测到的伽马射线能量高达200千兆电子伏特（GeV），这是费米望远镜所能探测到的上限。因此，在新的研究中，科学家们使用了另一种仪器，它的灵敏度超过了这一极限。这台仪器被称为高空水切伦科夫天文台（HAWC），它的工作方式与普通望远镜不同。它由一系列300个大水箱组成，每个水箱装满200吨水。当伽马射线撞击地球大气层中的分子时，会产生一连串能量较低的粒子，这些粒子会与这些大水箱中的水分子发生相互作用。灵敏的仪器会密切关注这些相互作用，科学家们可以逆向计算出原始伽马射线的能量。研究人员利用HAWC在2015年至2021年间收集的数据发现，太阳产生的伽马射线能量远远超过了费米探测到的能量。这些伽马射线的能量达到了TeV级，有些甚至达到了近10TeV。研究报告的通讯作者梅尔-乌恩-尼萨（MehrUnNisa）说："在研究了六年的数据后，突然出现了这种过量的伽马射线。当我们第一次看到它的时候，我们就想，'我们肯定搞砸了。太阳在这些能量下不可能这么亮'。"但这六年来的大量数据表明，情况确实如此。研究小组表示，太阳究竟是如何产生这些能量的仍然是个谜，但进一步的研究将探究它们的能量如何变得如此之高，以及太阳磁场可能发挥的作用。这项研究发表在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375469.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375469.htm