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发现揭示了如何产生来自恒星爆炸的伽玛射线

更新时间:2018-05-16

通过使用来自欧洲和美洲的射电望远镜,国际天文学家团队已经能够看到爆炸恒星的心脏。 /

使用来自欧洲和美洲的射电望远镜拍摄的高度详细的图像确定了恒星爆炸(称为新星),发射伽玛射线(极高能量辐射)的位置。这一发现揭示了伽马射线如何产生,这是2012年首次观测到的天文学家们所迷惑的一件事。

密歇根州立大学的Laura Chomiuk说:“我们不仅发现了伽马射线的来源,还看到了其他新星爆炸中可能常见的先前未曾见过的情景。

来自曼彻斯特大学乔德雷尔银行天文台的天文学家国际团队之一Tim O'Brien解释说:“当来自伴星的气体落入二进制星系中一颗白矮星表面时,系统。这会触发恒星表面发生热核爆炸,以每小时数百万英里的速度向天空喷射气体。“

“当它爆炸时,它会变得更加明亮,在某些情况下会导致天空中出现一颗新星,因此称为新星。这些爆炸是不可预测的,所以当一个爆炸发生时,我们面临的压力是要让尽可能多的世界望远镜在它消失之前进行观察。对于这个新星来说,我们的国际队已经准备好了,我们真的走上了胜利。“

天文学家没有预料到这个新星会产生高能量的伽马射线。然而,在2012年6月,美国宇航局的费米太空船发现了来自新星V959 Mon的伽马射线,距离地球约6500光年。

与此同时,美国Karl G. Jansky超大阵列(VLA)望远镜的观测表明,来自新星的无线电波可能是由于亚原子粒子几乎以与磁场相互作用的光速移动的结果。天文学家指出,高能量的伽玛射线发射也需要这种快速移动的粒子。

后来欧洲VLBI网络(EVN)和美国超长基线阵列(VLBA)望远镜的观测结果显示了两个不同的无线电发射节点。然后看到这些结彼此离开。这一观测以及2014年英国e-MERLIN望远镜阵列的研究,以及2014年进一步的VLA观测,为科学家提供了信息,使他们能够将无线电节点和伽马射线如何产生的。

在这个情景的第一阶段,白矮星和它的同伴放弃了一些轨道能量来增强一些爆炸物质,使得弹出的物质在轨道平面上向外移动得更快。后来,白矮星吹走了更快的粒子,这些粒子主要沿着轨道平面的两极向外移动。当快速移动的极地气流撞击到移动较慢的物质时,冲击会加速颗粒产生伽马射线所需的速度,以及无线电发射的节点。

“通过观察这个系统并观察无线电发射模式如何变化,然后追踪节点的运动,我们看到了这种情况下预期的确切行为,”Chomiuk说。

一种称为无线电干涉测量的技术,将来自各种射电望远镜的数据组合起来以获得更清晰的图像,在这一结果中发挥了重要作用。通过将射电望远镜连接到数千,数百甚至数千公里,科学家们能够放大以获得这颗爆炸恒星心脏的更清晰的视角。

现在已经发现了几次新星爆炸的伽玛射线,所以这种现象可能比较常见,但也许只有在新星距离地球足够近的时候才能看到。

因为这种类型的弹射也可以在其他双星(两颗星相互围绕)系统中看到,这些新的见解可能有助于天文学家了解这些系统如何发展。一颗恒星从其中一颗恒星所射出的物质在所有密集的双星中都会出现,而且这个阶段很难理解。

“我们可能会使用新星作为'试验台'来提高我们对这个二元进化关键阶段的理解,”Chomiuk说。

出版物:Laura Chomiuk等人,“Binary orbits as the driver ofγ-ray ission and mass ejection in classical novae,”Nature(2014); DOI:10.1038 / nature13773

来源:曼彻斯特大学

图片:Bill Saxton,NRAO / AUI / NSF

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