科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线

科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线，其能量高达20TeV，相当于可见光能量的10万亿倍。这一发现挑战了对脉冲星的传统认知。脉冲星是超新星爆发后留下的恒星残骸，几乎完全由中子构成，旋转极快，密度极高，一茶匙物质的质量就超过50亿吨。脉冲星会像宇宙灯塔那样发射旋转的电磁辐射束。如果辐射扫过太阳系，我们就会定期观察到辐射的闪光。Vela脉冲星此前观测到的伽马射线能量在GeV范围内，但利用位于纳米比亚的H.E.S.S.天文台，天文学家在TeV能量范围内观测到了辐射。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

科学家发现脉冲星发出有史以来能量最高的伽马射线

科学家发现脉冲星发出有史以来能量最高的伽马射线脉冲星是在超新星爆炸中壮观爆发的恒星遗留下来的尸体。爆炸会留下一颗直径仅约20公里的微小死星，它的旋转速度极快，并具有巨大的磁场。H.E.S.S.的科学家埃玛-德奥纳-威尔赫尔米（EmmadeOñaWilhelmi）解释说："这些死星几乎完全由中子组成，密度惊人：一茶匙的物质质量超过50亿吨，大约是吉萨大金字塔质量的900倍。"脉冲星发出旋转的电磁辐射束有点像宇宙灯塔。如果它们的光束扫过我们的太阳系，我们就会看到每隔一定时间就会出现的辐射闪光。这些闪光也被称为辐射脉冲，可以在电磁波谱的不同能段中搜寻到。科学家们认为，这种辐射的来源是脉冲星的磁层中产生并加速的快速电子，它们正向脉冲星的外围移动。磁层由等离子体和电磁场组成，环绕恒星并与恒星共同旋转。波兰尼古拉斯-哥白尼天文中心（CAMKPAN）的布罗内克-鲁达克（BronekRudak）说："电子在向外运动的过程中获得能量，并以观测到的辐射束的形式释放出来。"维拉脉冲星位于南天的船帆座，是电磁波谱射电波段最亮的脉冲星，也是千兆电子伏特（GeV）范围内最亮的宇宙伽马射线持续源。它每秒旋转大约11次。然而，在超过几个GeV时，它的辐射就会戛然而止，这可能是因为电子到达了脉冲星磁层的末端，并从磁层中逃逸出来。但这并不是故事的结束：通过使用H.E.S.S.进行深入观测，现在又发现了一种能量更高的新辐射成分，其能量高达数十太电子伏特（TeV）。来自南非西北大学的合著者克里斯托-文特尔（ChristoVenter）说："这比以前从这个天体中探测到的所有辐射的能量高出约200倍。这种超高能量成分出现的相位间隔与在GeV范围内观测到的相位间隔相同。然而，要达到这些能量，电子可能要比磁层走得更远，但旋转发射模式需要保持不变。"领导这项研究的法国天体粒子与宇宙学（APC）实验室的AracheDjannati-Atai说："这一结果挑战了我们以前对脉冲星的认识，需要重新思考这些天然加速器是如何工作的。""粒子在磁层内或磁层外沿磁场线加速的传统方案无法充分解释我们的观测结果。也许我们看到的是粒子在光柱之外通过所谓的磁重联过程加速，而这一过程在某种程度上仍然保留了旋转模式？但即使是这种情况，也很难解释如此极端的辐射是如何产生的"。无论如何解释，Vela脉冲星现在正式保持着迄今为止发现的伽马射线能量最高脉冲星的记录。Djannati-Atai说："这一发现打开了一个新的观测窗口，利用目前和即将出现的更灵敏的伽马射线望远镜可以探测到数十太电子伏特范围内的其他脉冲星，从而为更好地了解高磁化天体的极端加速过程铺平了道路。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388431.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388431.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

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶物理学家探测到了有史以来观测到的来自太阳的最强光。有时候，在光天化日之下才是隐藏秘密的最佳场所。问问太阳就知道了。太阳比我们所知道的更令人惊讶，密歇根州立大学博士后助理研究员梅尔-乌恩-尼萨（MehrUnNisa）说。"我们以为我们已经搞清楚了这颗恒星，但事实并非如此。"即将加入密歇根州立大学教师队伍的尼萨是《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上一篇新论文的通讯作者，这篇论文详细介绍了从太阳观测到的最高能量光的发现。这一发现背后的国际团队还发现，这种被称为伽马射线的光亮度惊人。也就是说，它的数量比科学家们之前预计的要多。虽然高能量的光线没有到达地球表面，但这些伽马射线却产生了明显的信号，尼萨和她的同事们利用高空水切伦科夫天文台（HAWC）探测到了这些信号。高空水切伦科夫天文台由美国国家科学基金会和国家人文科学与技术委员会资助，是故事的重要组成部分。与其他天文台不同，它全天候工作。自然科学学院物理与天文学系的尼萨说："我们现在拥有的观测技术在几年前是不可能实现的。在这种特殊的能量机制下，其他地面望远镜无法观测太阳，因为它们只能在夜间工作。"我们的望远镜全天候工作。"除了工作方式与传统望远镜不同之外，HAWC的外观也与普通望远镜大相径庭。HAWC使用的不是装有玻璃镜片的管道，而是一个由300个大型水箱组成的网络，每个水箱装有约200公吨的水。该网络位于墨西哥两座休眠火山山顶之间，海拔超过13000英尺。从这个制高点，它可以观测到伽马射线撞击大气层中空气的后果。这种碰撞会产生所谓的空气阵雨，有点像肉眼无法察觉的粒子爆炸。原始伽马射线的能量被释放出来，并在由低能量粒子和光组成的新碎片中重新分配。HAWC能够"看到"的正是这些粒子，以及它们在下落过程中产生的新粒子。当粒子与HAWC水箱中的水发生作用时，它们会产生所谓的切伦科夫辐射，这种辐射可以通过天文台的仪器探测到。尼萨和她的同事们从2015年开始收集数据。2021年，研究小组已经积累了足够的数据，可以开始对太阳的伽马射线进行足够仔细的研究。"在查看了六年的数据后，突然出现了这种过量的伽马射线，"尼萨说。"当我们第一次看到它时，我们想，'这肯定是我们弄错了。在这种能量下，太阳不可能这么亮。"太阳发出的光能量范围很大，但有些能量比其他能量更丰富。例如，通过核反应，太阳提供了大量可见光，也就是我们看到的光。这种光的能量约为1电子伏特，在物理学中是一种方便的测量单位。尼萨和她的同事们观测到的伽马射线的能量约为1万亿电子伏特，即1太电子伏特，缩写为1TeV。这个能量水平不仅令人惊讶，而且他们看到如此多的伽马射线也令人惊讶。20世纪90年代，科学家们曾预测，当高能宇宙射线--由黑洞或超新星等宇宙动力加速的粒子--撞击太阳中的质子时，太阳会产生伽马射线。但是，根据人们对宇宙射线和太阳的了解，研究人员还假设，很少会看到这些伽马射线到达地球。不过，当时还没有一种仪器能够探测到这种高能伽马射线，而且在一段时间内也不会有。2011年，美国国家航空航天局的费米伽马射线太空望远镜首次观测到了能量超过10亿电子伏特的伽马射线。在接下来的几年里，费米任务显示，这些伽马射线不仅能量非常高，而且数量比科学家最初预计的多出七倍。看起来还有更高能量的伽马射线有待发现。当望远镜发射到太空时，其探测器的大小和能力是有限的，例如费米望远镜对太阳伽马射线的测量最大值约为2000亿电子伏特。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392807.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392807.htm

有史以来捕获的最亮的伽马射线暴继续令科学家感到困惑

有史以来捕获的最亮的伽马射线暴继续令科学家感到困惑尽管科学家们对我们所探测到的最亮的伽马射线暴感到非常兴奋和震惊，但自10月发现以来，它一直令科学家们感到困惑。这种持续的惊奇和困惑背后的主要原因是，当观察信号中的无线电波长时，它们与科学家预期的模型不一致。我们探测到的明亮的伽马射线暴在演化过程中没有经历能量的快速跳跃，而是显示出非常平稳的演化，能量的喷射随着时间的推移相对演化。这与我们对这类事件的预期有巨大的变化，它让科学家们开始挖掘答案。更耐人寻味的是，科学家们也不确定这里的明亮伽马射线暴是否遵循了我们在其他地方所期望的传统模式。通常情况下，当像这样的GRB发生时，超新星会紧随其后。毕竟，GRB本质上是一个垂死的恒星的所有剩余物质的搅动，创造了我们在观察它们时看到的能量喷流。美国宇航局拍摄的宇宙爆炸，这个由费米大面积望远镜数据构建的序列显示了以GRB221009A的位置为中心的伽马射线的天空：NASA/DOE/FermiLAT合作组织但是在这种情况下，目前还不清楚这个超级明亮的伽马射线暴在被观测到之后是否曾经经历过超新星阶段，这只会让科学家们更加困惑。最终，科学家们对这个爆发在几天、几周甚至几个月后应该是什么样子有了一个想法--但是实际的爆发本身与这些模型完全不一致。不幸的是，目前还不清楚这到底意味着什么，但它给科学家们带来了一个迷人的谜团。一项关于围绕我们所检测到的最亮的伽马射线暴的最新发现的研究为此发表在《天体物理学杂志通讯》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352407.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352407.htm