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被发现的第一课伽马射线脉冲星

2015.11.01

一颗年龄为10000岁的恒星残骸将伽玛射线光束扫向地球,频率是每秒钟3次。NASA的费米伽玛射线太空望远镜发现的这个名为脉冲星的天体是已知第一颗只在伽玛射线波段“闪烁”的脉冲星。斯坦福大学的Peter Michelson是加州帕洛阿尔托费米大视场望远镜的首席研究员,他说:“这是新一类脉冲星的第一个样本,关于坍缩星的机制,这将给予我们基本性的新知。”
图中,带电粒子云沿脉冲星的磁力线运动(以蓝色表示)并产生了类似灯塔的伽玛射线束(以紫色表示)。
这颗只辐射伽玛射线的脉冲星位于超新星遗迹CTA 1中,位于仙王座,距离我们4600光年。灯塔般的伽玛射线束每隔316.86毫秒就扫过地球一次。脉冲星约在10000年形成,辐射的能量是我们太阳的1000倍。
脉冲星是高速旋转的中子星,是大质量恒星爆发时残留的致密核心。天文学家已经为差不多1800颗脉冲星编目了。其中的大多数都是通过射电波段的脉冲发现的,其中的一些也会以其他形式辐射能量束,包括可见光与X射线。CTA 1中的源只在伽玛射线能段产生辐射。
Alice Harding解释说:“我们认为,发出伽玛射线脉冲的区域比发出低能脉冲辐射的区域更为宽阔。射电波束可能永远也不会扫过地球,因此我们永远也不会看到它。但较宽的伽玛射线确实扫过了我们。”Harding是马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的小组成员
NASA的费米伽玛射线太空望远镜发现了第一颗只在伽玛射线波段发出辐射的脉冲星。这颗脉冲星(见图注与插入图)位于仙王座超新星遗迹CTA 1中。
科学家认为,CTA 1只是大量类似天体中的第一个。
同样来自戈达德中心的费米任务科学家Steve Ritz说:“大视场望远镜是我们探究银河系脉冲星种类的独特工具,若没有它,我们甚至不会知道它所揭示的天体能存在。”
CTA 1中的脉冲星并不位于遗迹膨胀的气体壳中央。超新星爆发可以是不对称的,经常会施加“反弹(kick)”,让中子星斜穿宇宙空间。根据遗迹的年龄以及脉冲星与中心的距离,天文学家认为,中子星以每描述100万英里的速度运行——这是速度的典型值。
费米的大视场望远镜每三小时扫描一次全天,探测的光子能量2000万至3000亿倍于可见光。这台仪器每分钟可以接收到来自CTA 1的1个光子,对于科学家来说,已经足够拼出中子星的脉冲特性、自转速度以及减慢速率了。
飞过模型中子星,可以了解天文学家所知的中子星辐射伽玛射线束(以紫色表示)的方式。
由于中子星拥有强磁场以及高速自转,脉冲星会产生辐射束。从星体磁极以接近光速的速度外流的带电粒子产生了费米望远镜所见的伽玛射线。由于辐射束的能源是中子星的自转,它们会使自转逐渐变慢。在CTA 1中,自转周期每87000年约增加一秒。
Michelson说:“这一观测彰显了大视场望远镜的威力。它的灵敏度非常高,现在我们仅仅通过探测伽玛射线辐射,就可以发现新型天体了。”
NASA的费米太空望远镜是天体物理学与粒子物理学的联合项目,是与美国能源部合作开发的,法国、德国、意大利、日本、瑞典以及美国的科研机构以及合作伙伴为其作出了重要贡献。
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