天文新发现: 银河系内的超级粒子加速器(圖文)

  • 发布时间: 2018-10-05 09:14:32
  • 作者:萧路
 
【正见新闻网2018年10月04日】
当我们仰望星空,美丽的银河总给我们一种静谧安详的感觉。其实银河系中存在着许多怪物级别的高能天体一直在剧烈的演化过程中。
图:SS433的高能伽马射线分布图。Credit: HAWC collaboration, Nature
2018年10月3日,HAWC观测组在《自然》杂志发表论文,发现一个银河系内的X射线双星系统竟然在持续发射超高能量的伽马射线。这个双星系统被称为SS433,是银河系内一个非常奇特的星体。它是一个双星系统,包括一颗恒星和一个恒星级黑洞。并且这个双星系统发出了强力的等离子体喷流,速度高达光速的四分之一。由于这些特性,这种双星系统又被称为微类星体,也就是宇宙中已知最强力的一类被称为类星体的天体的微型版本。因为它离地球很近,只有18000光年,而能量又特别高,所以几十年来一直都是天文学家的重点研究对象。然而直到今天,科学家们才终于发现这个怪物竟然还能发射高能伽马射线。
高能伽马射线一般是由超高能量的电子或质子发出的。那么SS433到底是哪一种粒子发出的伽马射线呢?HAWC团队经过研究发现,如果是高能质子发出的伽马射线,那么它一定会覆盖天空中很大一片区域,而高能电子则只会在SS433喷流位置上有伽马射线。位于墨西哥的HAWC天文台恰恰特别擅长分辨天空中高能伽马射线的分布。通过分析HAWC数据,研究组认定辐射是由高能电子导致的,并且电子能量高达5000尔格。这是什么概念呢?这些高能电子的能量比人类目前最强大的粒子加速器所能达到的最高能量还高。同时,这也是目前天文学上发现的通过直接加速电子能达到的最高电子能量。
要想得到这么高能量的电子,往往需要非常极端的粒子加速环境,比如黑洞等等高能天体。令人惊奇的是,SS433的粒子加速其实是在喷流中发生的。不仅如此,这些高能电子的辐射非常剧烈,很短时间内就会由于辐射损失能量。因此,粒子加速必须在极短时间内完成。HAWC研究组对此进行了深入研究,然而最终还是无法理解如何在短时间内将粒子加速到要求的能量。

这项新研究证实了微类星体确实是宇宙中的超级粒子加速器,能够在极短的时间内把粒子加速到极高能量。事实上,微类星体在宇宙中有广泛的分布。有鉴于此,它们很有可能与观测到的高能宇宙射线和电子等等有紧密的联系。另外,如果它们真的如名称所言是微型的类星体的话,可想而知类星体很可能把粒子加速到更高能量。的确,类星体往往和宇宙局部地区的巨变有关。那么银河系内的微类星体是否说明银河系也在发生巨变呢?目前我们还不得而知。

 

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信息来源: 正见