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費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡上的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡檢測(cè)到伽瑪射線顯示，“第谷”超新星的殘骸在伽馬射線下閃著耀眼的光芒。這顆破碎的恒星包括伽瑪射線（洋紅色）、X -射線（黃、綠、藍(lán)）、紅外線（紅色）和光學(xué)數(shù)據(jù) |
【搜狐科學(xué)消息】據(jù)國外媒體報(bào)道，早在1572年11月，丹麥天文學(xué)家和占星學(xué)家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）發(fā)現(xiàn)了仙后座中的一顆新星，它是400年來能用肉眼看到的最亮的超新星，并被命名為“第谷超新星”?，F(xiàn)在，由美國宇航局（NASA）的費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡通過多年收集到的數(shù)據(jù)顯示這顆破碎恒星的殘骸在高能量的伽瑪射線下閃著耀眼的光芒。這一發(fā)現(xiàn)的研究報(bào)告發(fā)表在12月7日的《天體物理學(xué)》雜志上。
這一發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)家提供了另一個(gè)了解宇宙射線源頭的線索。宇宙射線是亞原子粒子，主要由質(zhì)子組成，以接近光速的速度在宇宙空間運(yùn)動(dòng)。宇宙射線的源頭及其加速到如此高速的機(jī)制一直是長期存在的謎團(tuán)，因?yàn)榇┰叫窍档穆猛局?，帶電粒子加速通過銀河系時(shí)很容易被星際磁場(chǎng)偏折，這使得它們的軌跡被攪亂，科學(xué)家無法追蹤到它們的源頭。該研究報(bào)告的首席作者、意大利巴里大學(xué)和意大利國家核物理研究所的弗朗西斯科·焦?fàn)栠_(dá)諾(Francesco Giordano )說：“幸運(yùn)的是，宇宙射線撞擊星際氣體和星光時(shí)產(chǎn)生了高能量的伽瑪射線輻射，這些伽瑪射線直接從源頭到達(dá)費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡?！?br> 更好地了解宇宙射線的源頭是費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡的主要目標(biāo)之一。費(fèi)米上的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡(Large Area Telescope，LAT)會(huì)每三個(gè)小時(shí)對(duì)整個(gè)天空掃描一次，逐步建立起一個(gè)不斷深入的伽瑪射線天空。由于伽馬射線是能量最高、穿透力最強(qiáng)的一種光線，從輻射源直線朝我們而來，因此它可作為粒子加速的路標(biāo)。此項(xiàng)研究報(bào)告的共同作者、美國Kavli粒子天體物理和宇宙學(xué)研究所（the Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology，KIPAC)）的天體物理學(xué)家斯特凡·芬克(Stefan Funk)說；“這種檢測(cè)為我們提供了另一個(gè)證據(jù)，支持超新星殘骸可以使宇宙射線加速的觀點(diǎn)?！?br> 1949年，物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi ）表示，能量最高的宇宙射線在星際氣體云磁場(chǎng)會(huì)加速。在隨后的幾十年里，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)超新星殘骸可能是最佳的宇宙射線加速地點(diǎn)。當(dāng)恒星爆炸時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)化成一個(gè)超新星殘骸，爆炸沖擊波范圍內(nèi)的高溫氣體迅速膨脹?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)沖擊波前兩側(cè)的磁場(chǎng)可以捕捉它們之間的粒子，相當(dāng)于亞原子乒乓球比賽。合著者之一、法國原子能委員會(huì)和巴黎第七大學(xué)（Paris Diderot University ）的梅莉塔·納曼-果多（Melitta Naumann-Godo ）說：“一個(gè)超新星殘骸的磁場(chǎng)比地球的磁場(chǎng)弱得多，但它們擴(kuò)展成一個(gè)廣闊區(qū)域，最終跨越數(shù)千光年，它們對(duì)帶電粒子的形成起主要的作用?！睅щ娏Ｗ觼砘卮┧笥谡麄€(gè)超新星激波，并在每次穿梭時(shí)獲得能量。它們最終擺脫其磁約束，逃脫超新星殘骸，最終自由漫游于星系之中。費(fèi)米大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的持續(xù)觀測(cè)對(duì)這種情況提供了額外的證據(jù)。許多年輕的殘骸，如第谷，往往比老的殘骸產(chǎn)生更多的高能量的伽瑪射線。斯特凡·芬克補(bǔ)充說：“伽瑪射線的能量反映產(chǎn)生加速粒子的能量，我們預(yù)計(jì)年輕的殘骸內(nèi)有更多的宇宙射線不斷發(fā)展到擁有更高的能量，因?yàn)闆_擊波和它們的紊亂的磁場(chǎng)變得更強(qiáng)。” 相比之下，老的殘骸具有較弱的沖擊波，不能保留能量最高的粒子，大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡沒有檢測(cè)到相應(yīng)能量的伽瑪射線。
1572發(fā)現(xiàn)的“第谷”超新星是天文學(xué)歷史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。這顆超新星連續(xù)15個(gè)月可見，掛在天上沒有移動(dòng)跡象，表明它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽，月亮和行星的范圍。現(xiàn)代天文學(xué)家估計(jì)，該超新星殘骸距離地球9000至11000光年遠(yuǎn)。經(jīng)過兩年半時(shí)間的觀測(cè)，大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)清楚地表明，十億電子伏特（(billion electron volt）的伽瑪射線輻射的一個(gè)懸而未決的區(qū)域原來是“第谷”超新星的殘骸，為便于比較，可見光的能量約2至3電子伏特。KIPAC的研究生基思·貝茨托爾（Keith Bechtol）是注意到它們的潛在聯(lián)系的研究人員之一，他說：“我們認(rèn)為，'第谷”超新星殘骸閃光可能是費(fèi)米一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，它可能是我們確定一個(gè)光譜特征表明宇宙射線質(zhì)子存在的最好的機(jī)會(huì)?！?br> 該科學(xué)小組的模型以大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，連同地面基礎(chǔ)設(shè)施、無線電和X射線數(shù)據(jù)映射的高能量萬億電子伏特（trillion electron volt）伽馬射線。研究人員得出結(jié)論，被稱為介子產(chǎn)生的過程最好解釋這種閃光。首先，接近光速運(yùn)行的質(zhì)子碰撞到較慢移動(dòng)的質(zhì)子，這種交互作用創(chuàng)建一個(gè)不穩(wěn)定的粒子--介子，它的質(zhì)量只有質(zhì)子的14%；第二，在極短的時(shí)間內(nèi)，介子衰變成一對(duì)伽瑪射線。如果這種解釋是正確的，那么殘骸內(nèi)的某個(gè)地方，質(zhì)子被加速到接近光速的速度，然后與慢粒子相互作用產(chǎn)生伽瑪射線。
這顆破碎的恒星包括伽瑪射線、X -射線、紅外線和光學(xué)數(shù)據(jù)。這顆令人難以置信的超新星殘骸發(fā)生了“令人難以置信的”的事情，如果第谷·布拉赫得知這一發(fā)現(xiàn)也會(huì)很高興。（尚力）
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