7500光年外的海山二星產生4000萬度高溫,向外輻射高能宇宙射線

2021-01-08 火星科普

天文學家現在了解到,附近太空向地球輻射出能量超過10億電子伏特的宇宙射線。但是由於電子、質子和原子核這些粒子都傳遞電荷,它們在任何有吸引場的地方會偏離軌道。這打亂了它們的運動方式,並將它們的起源蒙上了面紗。

海山二星位於約7500光年外的船底座,它因19世紀的突然大爆發而聞名,它曾短暫成為天空中第二明亮的恆星。這一事件也噴射出一個巨大的沙漏狀星雲,但人們對噴發的原因仍知之甚少。

最近利用美國宇航局(NASA)核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)空間望遠鏡的一項新研究顯示,海山二星,這個距離地球一萬光年範圍內最明亮、最龐大的恆星系統正把粒子加速到高能量,其中一些可能會以宇宙射線方式到達地球。

NASA戈達德太空飛行中心的天文學家Michael Corcoran表示,海山二星的兩科恆星都驅動著強大的恆星風。這些恆星風在軌道周期中發生了變化,在低能量的X射線中產生周期性信號,天文學家已經對此追蹤了20多年了。

此外,利用費米伽馬射線太空望遠鏡,天文學家還觀察到來自海山二星方向的伽馬光束的變化,伽馬射線比X射線更具穿透力。儘管如此,費米望遠鏡的視野並不像X射線望遠鏡那樣靈敏,所以天文學家無法確認這種聯繫。

為了越過低能量X射線檢測和費米觀測之間的任何障礙,新的研究轉向利用NuSTAR。NuSTAR建於2012年,它能比以往任何望遠鏡集中更大能量的X射線。該研究小組利用最近拍攝和記錄的信息,分析了2014年3月至2016年6月期間獲得的NuSTAR觀測結果,其靈敏度超過了歐洲航天局XMM -牛頓衛星在類似時期的X射線感知。

海山二星低能量或者說軟X射線來自於碰撞的恆星風交界面的氣體,那裡的溫度超過了4000萬攝氏度。但是NuSTAR檢測到一個發射出超過3萬電子伏特的X射線源,這要比碰撞恆星風的衝擊波高出三倍。為了比較,可見光的能量範圍在2到3電子伏特之間。

天文學家表示,對於這種強烈的X射線和伽馬射線發射的最好解釋是,在撞擊的恆星風的極限下,電子在猛烈的衝擊波中加速了。這些超高速電子的一部分以及其他被加速粒子一定會逃離這個系統,最終有一些會傳播到地球上,成為我們所探測到的宇宙射線。

NuSTAR的首席研究員,加州理工學院的天文學教授Fiona Harrison表示,他們已經知道海山二星周圍的區域是高能X射線和伽馬射線能量發射的來源。但是,在NuSTAR能夠精確定位輻射,顯示它來自於這個雙星系統並詳細研究它的屬性之前,它的起源都是未知的。

目前,該研究小組的分析論文已經發表在7月2日《自然天文學》(Nature Astronomy)雜誌上。

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