银河系的伴星系中的死恒星造成神秘的伽马射线茧

By Robert Lea

2022/9/25

Science & Astronomy

费米泡泡是从银河系延伸的巨大结构，长度达5万光年。

艺术家的环绕银河系的人马座矮星系的四个尾巴的概念（图像左侧的橙色团簇）。银河系中心右边的亮黄色圆圈是我们的太阳（不按比例）。 (Image credit: Amanda Smith, Institute of Astronomy, University of Cambridge)

在被我们的星系吹出的巨大泡泡中的神秘超亮伽马射线发射最终可能有一个解释。

研究人员用来自盖亚和费米太空望远镜的数据来搜索过费米泡泡追踪非常明亮的伽马射线发射点的来源，费米泡泡是一对从银河系的两极延伸出的巨大沙漏形泡泡，跨度为5万光年。

他们发现了一个这些点中位于南部泡泡中最亮的被标榜为“费米茧”的被来自银河系的卫星星系人马座中的叫脉冲星的快速旋转的死恒星发射造成。这一发现可能揭示这些坍塌的死恒星怎样起宇宙粒子加速器的作用，爆炸出继续造成伽马射线发射的高能粒子。

伽马射线以前已经被强调为一种可能的暗物质湮灭的结果。但如果伽马射线是被脉冲星加速的粒子的结果，它们可能不是暗物质的证据。

人马座矮卫星星系被从地球通过费米泡泡看到，被细长的气体流和随它的紧密轨道线过银河系的圆盘被从这个星系核剥掉的恒星特征。

伽马射线发射被认为被年轻的恒星、暗物质湮灭或毫秒脉冲星创造。这种剧烈的气体去除意味着人马座矮星系不再形成恒星并缺乏恒星育婴所，因此它的伽马射线发射不能是年轻恒星的结果。

此外，费米茧的形状密切的匹配可见恒星的观测到的分布，排除了暗物质为一个发射的来源。（如果存在暗物质，它的引力就会影响茧的形状）。这样，研究人员得出这种强大辐射的唯一可能的来源是一种迄今为止未知的毫秒脉冲星群，它们是正在快速的旋转每秒自旋数百圈的超密恒星残骸的结论。

这幅来自美国宇航局动画的静止图片描绘超级明亮、超年轻脉冲星J1823-2021A，它是迄今为止发现的最亮、最年轻的脉冲星，并有一个强大的磁场。脉冲星围绕该天体以每秒183.8圈自旋，位于距离地球约27,000光年远。 (Image credit: NASA/GSFC)

该团队在澳大利亚国立大学的一份声明中写道，“只有一种可能性我们感到满意：快速自旋的叫“毫秒脉冲星”的天体。我们发现了人马座矮星中的毫秒脉冲星是神秘茧的最终来源”。

像所有的中子星一样，当一颗质量远远超过太阳的恒星到达它的生命结束并不能再在它的核心进行核聚变时一颗脉冲星形成。因此，它不能再支持它自己对抗彻底的引力坍塌。伴随着一场巨大的超新星爆炸，引力坍塌留下一颗质量接近太阳的城市大小的恒星。这种恒星残骸是由密度如此高以致一茶匙的它重达40亿吨的物质组成。

科学家们认为毫秒脉冲星的快速旋转被来自一个双星伴星死恒星添加角动量的物质吸积造成------或“让它自旋起来”的。

RELATED STORIES:

—Something strange is happening in the Fermi bubbles 

—Giant radiation bubbles created by monster black hole feeding frenzy, new study suggests 

—Unusual 'revived' pulsars could be the ultimate gravitational wave detector

 由于它们强大的磁场，脉冲星的两极爆炸出电子和正电子（电子的反物质等价物）。当电子与构成宇宙微波背景辐射（CMB）的低能量光子相互作用时------来自大爆炸后不久留下的辐射------电子传递一些它们的动能。这造成宇宙微波背景辐射光子来变成远更高能的伽马射线光子。

研究人员说，通过证明伽马射线茧是脉冲星的结果，该团队的结果暗示费米泡泡中的伽马射线发射不是暗物质湮灭的结果。

团队联合领导、阿姆斯特丹大学的研究员奥斯卡·马西亚斯在一份声明中说，“这是重要的，因为暗物质研究人员长期以来一直相信来自矮卫星伽马射线的观测会是暗物质湮灭的确凿签名。我们的研究强迫一个这种静止恒星天体的高能发射能力的重新评估，如矮球状星系以及它们作为暗物质湮灭搜索主要目标的角色”。

该团队的研究于9月5日在线发表在《自然天文学》杂志上。