突发科学家从蟹状星云探测到伽马射线
大多数对天文学感兴趣的人对蟹状星云并不陌生,蟹状星云又被称为M1,位于距离地球6500光年的金牛座ζ星东北面。它是个超新星残骸,源于一次超新星(SN 1054)爆炸。也就是说这里是金牛座的超新星遗迹!
【突发科学家从蟹状星云探测到伽马射线】
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离开蟹状星云的超新星在大约一千年前,也就是1054年前爆发了,故而被称为SN1054,中国天文学家记录了这一事件。世界上其他少数天文台也注意到了这一点。由于某种原因,当时欧洲很少或根本没有提及此事。
截止目前,蟹状星云是科学家研究最多的天体之一。它是天空中最明亮的伽马射线源,科学家正准备用计划新建立的施瓦希尔德库德望远镜来测试这一事实!这就是最新研制的施瓦茨柴尔德库德望远镜(pSCT)的原型机,它将以极高的精度测量伽马射线,使未来的发现成为可能。
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pSCT是由Cherenkov望远镜阵列联盟开发的一种新型望远镜设计。CT阵列将配备100多台地面望远镜,在电磁频谱的伽马射线部分进行观测。pSCT是这项工作的关键,这些对蟹状星云伽玛射线的观测是对未来的巨大尝试。由于伽马射线不能到达地球表面,所以康普顿伽马射线天文台和费米伽马射线空间望远镜在干扰大气上方的地球轨道上工作。当伽马射线与大气相互作用时,它们会产生所谓的切伦科夫辐射。可以观察到切伦科夫辐射。
伽马射线在太空中很容易被探测到,伽马射线照射到大气中的切伦科夫辐射太微弱,人眼看不见。但新的pSCT是一项创新的技术,设计时考虑到了切伦科夫辐射。通过探测伽玛射线撞击地球大气层时产生的切伦科夫辐射级联,研究人员可以了解伽玛射线及其来源。
蟹状星云
蟹状星云本身就是爆炸恒星喷出的膨胀气体外壳,以每秒1500公里的速度向外移动,即光速的0.5%。星云内部是蟹状脉冲星,1968年首次发现蟹状脉冲星时,这是脉冲星第一次与超新星相连。蟹状星云在无线电、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线中可见。
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蟹状脉冲星发射出一股流出的相对论风,产生同步辐射。当辐射击中周围星云中的物质时,会产生强大的伽马射线辐射。威斯康星州大学副教授贾斯汀·范登布鲁克说:“蟹状星云是天空中最明亮的稳定的TeV或非常高能伽马射线源,因此探测它是证明pSCT技术的一个极好的方法。其中高能的伽马射线是宇宙中能量最高的光子,可以揭示包括黑洞和可能的暗物质在内的极端物体的物理学。”可以说,pSCT和CT阵列的发展预示着伽玛射线观测和伽玛射线天文学的新纪元。
高能伽马射线天文学是一个相对年轻的领域,伽马射线的光子能量在100kev(千电子伏特)以上,而所谓的超高能伽马射线,在那里光子能量可以高于100tev。这些射线在2019年才被证实存在,蟹状星云的中心就是它们的来源。就在30多年前,TeV伽马射线首次在宇宙中被探测到,来自蟹状星云,这是一个真正的突破,用光打开了一扇宇宙之窗,它的能量是我们肉眼所见的万亿倍,而pSCT将为我们打开着一扇大门!
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pSCT是以前切伦科夫望远镜的双镜版本。双反射镜代表了超高能伽马射线观测技术的一次重大飞跃。增加了次镜,可以更好地检测微弱的伽马射线源,并获得更大的图像细节。这项技术曾经是理论上的极限,现在我们已经完全掌握了,而对这项技术和电子技术的不断改进将进一步提高我们以我们曾经梦寐以求的分辨率和速率探测伽马射线的能力。
暗物质
pSCT的令人兴奋之处在于它可以用来研究宇宙学和天体物理学中的问题。从一个已知的伽马射线源进行伽马射线探测只是一个测试,科学家希望它最终 能够帮助我们了解暗物质粒子。根据超对称理论,暗物质粒子被称为中性粒子(通常被称为WIMPs),它们相互湮灭,形成一系列粒子和辐射,其中包括中等能量的伽马射线。施瓦希尔德库德望远镜有望探测到它们。
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宇宙学中的一个关键问题是暗物质的性质。暗物质本质的假设之一是弱相互作用的质量粒子WIMPs。)一些理论指出,当wimp相互作用时,它们会湮灭,产生伽马射线。而pSCT可以用来探测暗物质非常密集的空间区域,并且检测到这些信号。
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