一颗矮星系产生的伽马射线成为解谜之钥
来自一颗矮星系的伽马射线解决了一天文难题
自2012被发现，一个被称作“蚕茧”的发光团已经困扰了天文学家们10年有余。
（图片来源：戈德太空飞行中心）
这篇文章最初发表于《对话》，出版方将本文归属于Expert Voices: Op-Ed ＆amp; Insights
它是一个发光团；蚕茧是它的代称；银河系中心的伽玛散射区域是它的居所；费米泡泡——这是它的名字。而自2012年被发现，费米泡泡已经困扰了科学家们10年有余。
一项被发表在《自然天文》的新研究表明，蚕茧是由人马座矮星系中的毫秒脉冲星——一种快速旋转的恒星——发射的伽马射线形成的。这个星系围绕着银河系公转。这项研究解决了蚕茧的谜题，但也同时消除了在蚕茧发射出的任何伽马射线荧光中寻找暗物质的可能性。
探测伽马射线
对于地球生物来说，大气层能够阻挡伽马射线是一件极其幸运的事情。这种射线的由高能粒子组成——它们的能量是我们肉眼探测到的光子能量的百万倍。
由于地面观测会受到阻挡，直到观测仪器被发射到太空前，科学家们无法计算伽马射线在空中的丰富程度，但从卫星维拉（于1960年进入轨道，用于监控核武器测试禁止跳跃）偶然的发现后，越来越多的伽马射线被发现了。
如今用于类似观测的最先进设备是费米伽马射线望远镜。这个来自NASA的庞然大物已经在轨超过十年。它在分解细节和探测微弱射线源方面的能力已经带来了一系列关于银河系乃至整个宇宙的惊人发现。
神秘的气泡
其中一个新发现出现于2010年，也就是费米望远镜发射不久之后：银河系的中心有不明物体在“吹”出一些像一对会发射伽马射线的泡泡的物质。这些出人意料的“费米泡泡”占据了天空的10％。
对于这些泡泡的来源，主流观点认为是银河系的超大质量黑洞。这个巨兽有400万倍的太阳质量。它潜伏在银河系的核区域，也就是泡泡产生的地方。
多数星系中心都具有这样的大黑洞。在某些星系中，这些黑洞在不断地吞噬暗物质。吸收的同时，它们也会喷出巨大的“射流”，这种“射流”可以在电磁波光谱中看到。
因此，在费米泡泡被发现后，研究人员们提出了这样的问题：能否找到确凿的证据将这些泡泡与中央大黑洞联系起来？很快，试探性证据出现了。在每个泡泡的中央都有一条很细的伽马射流从银河系中心发出。但是，随着时间推移和更多数据的采集，一切又变得扑朔迷离。虽然这样的射流特征在一个泡泡中被证实了，它在其它泡泡却没有被发现。
这些泡泡看起来非常不对称：其中一个包含有一处伸长的亮点——也就是蚕茧——，而这个亮点并没有出现在其它泡泡中。
蚕茧以及它的起源
一项前沿的自然天文课题就是对蚕茧展开深入研究。而我们惊人地发现这种结构与费米泡泡或者银河超大质量黑洞都没有任何关联。
与此相反，我们发现蚕茧其实完全是另外一种东西：Sagittarius矮星系发出的伽马射线。从地球上观测，这个星系可以在靠南泡泡的后方被发现。
银河系示意图，包含费米泡泡（粉色球）和人马座矮星系以及它的尾巴（分别标记为黄色和绿色）从太阳的角度观察，人马座矮星系可以透过费米泡泡被看到。
人马座矮星系的名字来源于它在人马座中的位置。它是银河系的一个“卫星”星系，也是一个被银河系强引力撕碎的更大星系的残留物。事实上，从人马座矮星中被拉出的恒星可以在其包围了整个银河系的尾巴中被找到。
伽马射线的产生
在银河系中，伽马射线的主要来源是高能粒子（宇宙射线）与非常稀薄的恒星间气体的碰撞。
但是这一过程无法应用于人马座矮星发射的伽马射线。由于刚刚提到的引力，人马座矮星在很早以前就失去了它的气体。那么这些伽马射线究竟从何而来？
我们考虑了不少可能性，包括一种令人兴奋的想法：暗物质——一种只能通过它们的引力效应被观测的物质，天文学家认为它们占据了宇宙物质的大部分。不辛的是，蚕茧的形状与可见恒星的形状分布非常相似，这排除了暗物质作为起源的可能性。
无论如何，这些恒星肯定是伽马射线的发源。但人马座矮星的恒星已经年老，进入了休眠期。再这样的恒星群中，什么样的源头可以产生伽马射线呢？
毫秒脉冲星
最终只有一种可能：一种叫做毫秒脉冲星的快速旋转物体。它们是一种特殊恒星的残留，这些恒星的质量比太阳的大得多，并且在与另外一颗恒星互相绕转。
在条件刚好时，这样的双星系统可以产生一颗中子星——一种只有20公里直径却和太阳一样重的星体——，中子星以每秒上百圈的速度自转着。由于其高速旋转和强引力场，中子星可以充当一个天然粒子加速器：它们可以将粒子以高速向太空中发射。
这些高能粒子则产生了伽马射线。我们发现人马座矮星系中的毫秒脉冲星是蚕茧的最终来源。
搜寻暗物质
我们的发现对另一种理论带来了曙光：将毫秒脉冲星作为其它古老恒星系统中伽马射线的来源。但同时，它也标志着从银河系的卫星星系中寻找暗物质证据是不可能的。在这些星系中，毫秒脉冲星带来的伽马射线强度比此前预计的高。因此，它们产生的任何信号都不能含糊地认为是暗物质导致的。但对暗物质的寻找仍然会继续。
BY:Roland Crocker
FY: DX3906
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选文：天文志愿文章组-
翻译：天文志愿文章组- DX3906
审核：天文志愿文章组-
终审：天文志愿文章组-零度星系
排版：天文志愿文章组-零度星系
美观：天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：
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