附近的脉冲星可能是高能反物质宇宙射线的来源

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Geminga是一个离地球800光年的脉冲星,每4.2秒自转一次。它是脉冲星产生的伽玛射线中最明亮的光源之一,散发出一种微弱但巨大的光晕,如果肉眼可见,其大小将是满月的40倍。

Geminga是一个离地球800光年脉冲星,每4.2秒自转一次。它是脉冲星产生的伽玛射线中最明亮的源之一,散发出一种微弱但巨大的晕,如果肉眼可见,其大小将是满月的40倍。

美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的最新研究表明,在以宇宙射线的形式撞击地球上层大气的高能反物质正电子中,Geminga可能占20%左右。

“我们的分析表明,这颗脉冲星可能导致一个长达十年的团,即为什么一种宇宙粒子地球附近异常丰富,”华盛顿美国天主教大学(Catholic University of America)的天体物理学家、位于马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)的NASA戈达德太空行中心(Goddard Space Flight Center)的马蒂亚·迪毛罗(Mattia Di Mauro)说。“这些是正电子电子的反物质形式,来自太阳系以外的某个地方。”

当大质量恒星耗尽核燃料时,核聚变能的向外推力就会终止,重力取而代之,它们的核心就会崩塌,而在劫难逃的太阳的外层区域就会在超新星爆炸中被吹走。如果有足够的质量存在,没有什么可以阻止核心的坍塌,黑洞就会诞生,但就在这个阈值之下,会形成一个中子星,一个被压实的残骸,质子和中子被压在一起。

快速旋转的中子星被称为脉冲星,它们旋转时发出的束可以扫过地球的视线,脉冲星有很强的磁,可以把粒子从表面拉出来,产生电子云和反物质——正电子

在过去的十年里,费米、国际空间站上的阿尔法磁谱仪和其他仪器在宇宙射线中探测到了更多的高能正电子,科学家们早些时候在Geminga周围发现了一个小型的高能伽马射线晕,但得出的结论是它不太可能是正电子过剩的来源,但科学家仍有兴趣兴趣,由迪·毛罗(Di Mauro)领导的一个团队对费米收集的Geminga数据进行了为期10年的分析,费米观测到的能量低于此前研究中使用的辐射。

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在能量较低的情况下,Geminga周围的伽马射线晕要比高能辐射组成的晕大得多。如果肉眼可见,低能晕比满月还要大。图片来源:美国宇航局戈达德太空行中心M. Di Mauro

德国亚琛工业大学博士后研究员西尔维娅·曼可尼(Silvia Manconi)说:“为了研究日冕,我们必须排除所有其他伽马射线来源,包括宇宙射线与星际气体云碰撞产生的漫射。”

“我们使用10种不同的星际辐射模型来研究数据。”

当其他源被移除后,剩下的是一片巨大的辉,大约横跨天空20度——大约是北斗七星的大小——以100亿电子伏特的能量。

“低能粒子在遇到星之前,会从脉冲星得更远,将部分能量转移到脉冲星上,并将线转化为伽马射线。这就是为什么伽马射线发射在低能量下覆盖更大的区域,”意大利国家核物理研究所和都灵大学的Fiorenza Donato说。“此外,双子座的环被拉长的部分原因是脉冲星在太空中的运动。”

研究人员得出结论,在阿尔法磁谱仪在近地轨道探测到的高能正电子中,单是Geminga就占了20%。这项研究发表在《物理评论D》杂志上。

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