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银河系中央神秘伽马射线或与脉冲星、而非暗物质有关

咪哚网(www.midoo.cc)时间:2019-10-19 10:43 稿源:网络 手机扫描分享

  新浪科技讯 北京时间5月5日消息,据国外媒体报道,科学家指出,银河系中央的伽马射线爆发最可能是脉冲星的产物。脉冲星体积比太阳大30倍,是坍缩后的远古恒星残留的密度极高、快速旋转的内核部分。

  研究人员利用NASA费米伽马射线太空望远镜开展了此次观测。

  此前科学家曾猜测,这一信号或为暗物质存在的迹象。但此次新发现对这一理论提出了调整。暗物质是物质的一种形态,占宇宙中全部物质的85%,但目前还未被探测到。

  这支研究团队由世界各地的天体物理学家组成,包括斯坦福大学SLAF国家加速器实验室的研究人员在内。他们借助NASA费米广域望远镜(LAT)搜寻伽马射线的痕迹。伽马射线是光的形态中能量最强的一种。

  最终研究人员得出结论,认为这些伽马射线来自脉冲星,而非相撞的暗物质。

科学家指出,银河系中央的伽马射线爆发最可能是脉冲星的产物。脉冲星体积比太阳大30倍,是坍缩后的远古恒星残留的密度极高、快速旋转的内核部分。这些脉冲星或属于双星系统、拥有一颗伴星。它们可以从伴星身上汲取能量,从而大大延长寿命。图为NASA坎德拉X射线天文台观测到的银河系中心情景。  科学家指出,银河系中央的伽马射线爆发最可能是脉冲星的产物。脉冲星体积比太阳大30倍,是坍缩后的远古恒星残留的密度极高、快速旋转的内核部分。这些脉冲星或属于双星系统、拥有一颗伴星。它们可以从伴星身上汲取能量,从而大大延长寿命。图为NASA坎德拉X射线天文台观测到的银河系中心情景。

  银河系中大部分伽马射线都源自于恒星之间由宇宙射线点亮的气体。宇宙射线由恒星爆炸时、即超新星产生的带电粒子构成。

  但伽马射线也由超新星的残留物生成,也就是恒星坍缩后形成的脉冲星,它们可释放出伽马射线。

  “研究显示,我们不需要用暗物质解释银河系中的伽马射线。”斯坦福大学与SLAC(斯坦福线性直线加速器中心)共同成立的卡弗利粒子天体物理学与宇宙学研究所(KIPAC)的米迪亚·迪莫洛博士(Dr Mattia Di Mauro)指出。“我们在银河系中央发现了许多脉冲星,使我们对银河系的起源有了新的认识。”

  宇宙的大部分质量都由暗物质构成,但它们无法被直接观测到,也不会释放光线或能量。

天文学家尽己所能、试图建立银河系中央的伽马射线源模型,却发现来自该地区的伽马射线数量远超预期。有些研究人员认为,这些信号或为暗物质存在的证据。但除此之外,还有多种宇宙活动可产生伽马射线。  天文学家尽己所能、试图建立银河系中央的伽马射线源模型,却发现来自该地区的伽马射线数量远超预期。有些研究人员认为,这些信号或为暗物质存在的证据。但除此之外,还有多种宇宙活动可产生伽马射线。

  研究人员之所以知道暗物质的存在,是因为它们能够使遥远星系发出的光线发生弯折,并影响星系的旋转方式,但我们仍不清楚暗物质究竟由何物构成。

  大多数研究人员认为,暗物质并非由质子、中子和电子构成,而是由我们尚未发现的粒子组成,它们几乎从不与引力之外的常规物质发生反应,因此很难探测到。

  只有当暗物质衰变、或与其它暗物质相撞并湮灭时,科学家才有可能观测到它的存在。

  “一些理论认为,上述活动会产生伽马射线。”KIPAC研究所费米团队的赛斯·迪戈尔博士(Dr Seth Digel)指出,“我们利用费米广域望远镜在宇宙中富含暗物质的区域、如银河系中央等,寻找此类辐射。”

  此前研究显示,银河系中央发出的伽马射线比科学家预料的还要多,因此有人认为,这一信号或许源自暗物质粒子。

  然而,其它宇宙活动也会产生伽马射线。我们必须先排除其它可能性,才能证实这些伽马射线确实与暗物质有关。而这无疑是一大挑战,因为宇宙中心情况极为复杂,种种细节根本无从知晓。

  “最近由美国和荷兰研究团队开展的两项研究显示,银河系中央额外的伽马射线呈散点状分布,不像暗物质信号那么平滑。”KIPAC研究所的埃里克·查尔斯博士(Dr Eric Charles)表示,“这些研究结果说明,伽马射线的散点状分布或许是由点状射线源造成的,但我们用费米广域望远镜无法观察到这些星星点点的天体,因为伽马射线密度过高,宇宙中央太过明亮。”

银河系中央释放的伽马射线比科学家预想的要多,一些科学家认为这是暗物质粒子相撞的结果(如图左所示)。但脉冲星也能够产生伽马射线。脉冲星是一类快速旋转的中子星,带有强大磁场(如图右所示)。  银河系中央释放的伽马射线比科学家预想的要多,一些科学家认为这是暗物质粒子相撞的结果(如图左所示)。但脉冲星也能够产生伽马射线。脉冲星是一类快速旋转的中子星,带有强大磁场(如图右所示)。

  本次最新研究将此前的分析提升到了一个新高度,可以看出散点状的伽马射线信号与脉冲星的表现一致。

  “考虑到银河系中70%的点状射线源都是脉冲星,它们是最可能产生这些伽马射线的天体。”迪莫洛博士指出,“但真正使我们得出这一结论的,是脉冲星的一项独特物理特性。”

  脉冲星的光谱非常特殊,它们释放的能量会按照一种独特的规律、随着其释放的伽马射线的能量变化而变化。

  “利用脉冲星光谱的形状,我们建立了宇宙中央约1000颗脉冲星释放的光线模型,同时无需考虑暗物质的作用。”

  研究人员计划利用射电望远镜开展后续研究,以确定射线源释放的光线是否为一连串短暂脉冲。脉冲星正是得名于此。

  银河系最古老的部位为中心地区。对该区域恒星光晕的研究也揭露了一些有关其演化过程的细节,就像远古遗迹帮助考古学家了解人类历史一样。

  “独立的脉冲星寿命通常为1000万年,比银河系中央最古老的恒星寿命短得多。”查尔斯博士表示。

  “而我们至今还能观察到由这些脉冲星释放的伽马射线,说明这些脉冲星属于双星系统、还拥有一颗伴星。它们可以从伴星身上汲取能量,从而大大延长寿命。”

  此次最新研究还增添了其它数据,进一步挑战了“伽马射线来自暗物质”的观点。

  迪戈尔博士指出,如果这些信号的确与暗物质有关,我们在其它星系中央也能观测到类似信号。

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