NASA的费米任务发现可能的兄弟超新星遗迹
对两个超新星遗迹的新研究表明,这些爆炸来自曾相互环绕的恒星兄弟。第一颗恒星的爆炸将其双星伴侣径直送入太空,经过数千年旅行后,幸存的恒星也爆炸了。斯坦福大学物理系的博士后研究员米尔季亚迪斯·米哈伊利迪斯表示:“利用来自NASA费米伽马射线空间望远镜的16年数据,我们的分析发现了与一个隐藏在其邻居水母星云的超新星遗迹相关的伽马射线,水母星云是已知最亮的伽马射线发射超新星遗迹之一。”他在加利福尼亚州帕萨迪纳举办的美国天文学会第248届会议上介绍了这些发现。描述这些结果的论文将发表于《自然通讯》的未来一期。该研究集中在一个微弱的超新星遗迹G189.6+3.3上,主要在X射线中可见。它被其更亮、更知名的邻居水母星云(IC 443)所掩盖。这两个星体的残骸都位于双子座,看起来在X射线中有部分重叠。最近的X射线证据表明,可能与G189.6+3.3相关的热等离子体可能扩展到整个区域,这暗示重叠可能几乎是完全的。大质量恒星在其能量产生核心耗尽燃料并因自身重量而崩溃时会爆炸,触发一种将恒星炸开的爆炸。爆炸的冲击波包围着一个快速扩展到太空的热云。到目前为止,天文学家已在我们的银河系中目录了大约300个超新星遗迹。费米任务是NASA的一组观测站的一部分,监测变化中的宇宙,以帮助人类更好地理解宇宙的运作。十多年前,来自费米的大面积望远镜(LAT)的观测表明,超新星遗迹的冲击波将粒子加速到接近光速的速度,这一过程最早由物理学家恩里科·费米——本任务的命名者——在1949年提出。这些高速粒子被称为宇宙射线,它们与星际气体相互作用以产生伽马射线,伽马射线是光的最高能量形式。质子占宇宙射线粒子的99%。为了证明加速的质子是发光的原因,天文学家寻找特定的伽马射线特征。当宇宙射线质子撞击星际气体时,它们产生一种称为中性π介子的短寿命粒子,这几乎立即衰变为一对伽马射线。这种发射发生在与中性π介子的质量相关的特定能量带内,位于费米的LAT仪器探测的范围内。2013年,费米的观测证明,水母星云通过这种机制产生了伽马射线,该星云与一部分被称为Sharpless 249的发光氢气云相互作用。其邻居G189.6+3.3是1994年在德国主导的ROSAT(伦琴卫星)任务的X射线调查中发现的。在两个重叠的遗迹之间有一条明亮的气体细丝。对此特征的新观测显示,来自G189.6+3.3的冲击波在此撞击稠密星际气体,并显著减速,这是两个遗迹与同一云系统相互作用的关键证据。天文学家认为水母星云也是一个候选的佩瓦特隆,一个能够将质子加速到几乎能逃脱我们银河系能量的宇宙粒子加速器。这些粒子可以产生比可见光高出数万亿倍的能量伽马射线。在水母星云附近发现第二个粒子加速器可能为科学家提供关于超新星遗迹如何发展为佩瓦特隆的新线索。“重叠的遗迹、连接的气体细丝以及来自费米和其他设施的数据使我们有动机深入研究这个复杂但鲜有研究的区域,”法国国家科学研究中心(CNRS)驻波尔多大学的天体物理学家、共同作者玛丽安·莱莫因-古玛德表示。“通过费米的LAT仪器,我们在较微弱的遗迹的北部发现了与加速质子相关的伽马射线发射。如果两个遗迹与同一结构发生相互作用,那么它们与我们的距离必定相同。”研究小组得出结论,两个遗迹的距离约为6000光年,爆炸中心在天空平面上相隔约40光年,原始恒星的质量可能是太阳的20倍或更多。对遗迹年龄的估计差异很大,但团队得出结论,水母星云的年龄为8000至9000年,而G189.6+3.3的年龄...
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