太空探索:天體物理學家探索一個耀光體!

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在活躍星系的中心,落入超大質量黑洞的物質會以某種方式產生在光速附近行進的粒子射流。對於被歸類為blazars的活躍星系,這些噴氣式飛機中的一個向地球射線。圖片來源:美國宇航局/戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室。一個天體物理學家在地面和太空中使用望遠鏡的國際團隊發現了一個活躍星系發出的輻射的驚人變化。從光學,X射線和新一代伽馬射線望遠鏡的這些首次同步觀測中得出的圖像比科學家預期的複雜得多,並且挑戰了當前關於如何產生輻射的理論。

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所討論的星系是PKS 2155——304,一種被稱為“blazar”的物體。像許多活躍的星系一樣,當物質落入一箇中央的超大質量黑洞時,一個blazar會發出相反方向的粒子射流,這些粒子在光速附近傳播;這個過程還不太清楚。在blazars的情況下,銀河系的方向使得我們正望著噴氣機。

PKS 2155——304距離南部Piscis Austrinus星座15億光年遠,通常是可探測但微弱的伽馬射線源。但是,當它的噴氣式飛機遭遇重大爆發時,就像2006年一樣,銀河系可以成為科學家可以探測到的最高伽馬射線能量的天空中最明亮的光源——可見光的能量高達50萬億倍。即使是來自強大的資源,每個月只有大約一個伽馬射線能夠在地球大氣層的頂部撞擊一平方碼。

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這些伽馬射線之一的大氣吸收產生了短暫的亞原子粒子淋浴。當這些快速移動的粒子衝過大氣層時,它們會產生微弱的藍光。位於納米比亞的一系列望遠鏡高能立體系統(HESS)從PKS 2155——304捕獲了這些閃光燈。

在美國宇航局軌道上的費米伽馬射線空間望遠鏡上,大面積望遠鏡(LAT)直接探測到較低能量的γ射線。“Fermi的發射使我們有機會首次在儘可能多的波長上測量這個強大的星系,”德國海德堡Max——Planck核物理研究所HESS團隊的發言人Werner Hofmann說。

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隨著伽馬射線機制的全面覆蓋,該團隊轉向NASA的Swift和Rossi X射線定時探測器(RXTE)衛星,以提供有關星系X射線發射的數據。圓形波長覆蓋範圍是用於光學監測的HESS自動望遠鏡,它記錄了星系在可見光下的活動。

在2008年8月25日至9月6日期間,望遠鏡在其安靜的非燃燒狀態下監測PKS 2155——304。為期12天的活動結果令人驚訝。在這個和其他火星的燃燒事件期間,X射線和伽馬射線一起上升和下降。但是當PKS 2155——304處於安靜狀態時,它不會發生這種情況——沒有人知道原因。

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甚至更奇怪的是,銀河系的可見光隨著伽馬射線的發射而上升和下降。“這就像看一個噴射器,其中最高溫度和最低溫度一步變化,但中間溫度沒有變化,”法國EcolePolytechnique的天體物理學家Berrie Giebels表示,他與HESS和Fermi LAT團隊合作。

加利福尼亞州斯坦福大學的費米團隊成員Jim Chiang說:“天文學家們正在瞭解噴槍中噴氣機的各種成分以相當複雜的方式相互作用,以產生我們觀察到的輻射。這些觀察結果可能包含幫助我們的第一個線索。解開blazar中心的真實情況。“

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調查結果已提交給天體物理學雜誌。


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