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NuSTAR发现脉冲激发强烈的伽马射线

2018-05-16
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使用美国国家航空航天局的核能谱望远镜阵列,天文学家发现了一个每秒旋转五次的脉冲星,以及高能X射线和伽马射线两者的最终能量源。 /

我们的银河星系散落着爆炸恒星仍在嘶嘶作响的遗迹。

当最大的恒星以超新星的形式爆炸时,它们不会在夜晚消失,但有时候会发出高能量的伽马射线。这些充满活力的恒星遗骸是什么力量?

美国宇航局核子光谱望远镜阵列或NuSTAR正在帮助解开这个谜团。天文台的高能X射线眼睛能够进入一个强大的伽马射线的特定位置,并确认来源:一颗旋转的死恒星称为脉冲星。当星星在超新星爆炸中爆炸时,脉冲星是剩余的几种恒星残余物之一。

这已不是第一次发现脉冲星是强烈的伽马射线背后的罪魁祸首,但是NuSTAR在一个由于目标距离而更难破解的案例中提供了帮助。 NuSTAR加入美国宇航局的钱德拉X射线天文台和费米伽玛射线太空望远镜,以及纳米比亚的高能立体系统(H.E.S.S.),它们各有其独特的优势,以便更好地了解这些不那么和平的恒星的演变。

纽约哥伦比亚大学的Eric Gotthelf说:“这颗恒星的能量足以激发我们所看到的伽玛射线的光度。 Gotthelf解释说,虽然脉冲星经常在我们星系中的这些伽马射线后面,但其他来源也可以,包括超新星遗迹的外壳,X射线双星和恒星形成区域。 Gotthelf是一篇描述“天体物理学杂志”发现的新论文的主要作者。

近年来,马克斯普朗克天文学研究所的H.E.S.S.在我们的银河系中,实验已经确定了超过80个令人难以置信的伽马射线的强大场地,称为高能量伽马射线源。其中大部分与先前的超新星爆炸有关,但对于许多人来说,观测到的伽马射线的主要来源仍然未知。

这项名为HESS J1640-465的新研究指出的伽马射线源是迄今为止发现的最亮的发射源之一。已经知道它与超新星遗迹有关,但其力量来源尚不清楚。尽管来自钱德拉和欧洲航天局的XMM-Newton望远镜的数据暗示,电源是脉冲星,但介入的气体云遮住了视野,使其难以看清。

NuSTAR补充了Chandra和XMM-Newton的能力,能够探测实际上可穿透这种介入气体的更高能量范围的X射线。此外,NuSTAR望远镜可精确测量快速X射线脉冲。在这种特殊情况下,NuSTAR能够捕获来自HESS J1640-465的常规快节奏脉冲的高能X射线。这些数据导致了PSR J1640-4631的发现,这是一种每秒旋转五次的脉冲星 - 也是高能X射线和伽玛射线的终极动力源。

脉冲星如何产生高能射线?脉冲星强大的磁场产生强大的电场,加速表面附近的带电粒子,以接近光速的难以置信的速度。快速移动的粒子然后与磁场相互作用,产生强大的高能量伽马射线和X射线。

Gotthelf说:“为HESS J1640-465提供动力的脉冲星发动机的发现使得天文学家能够测试潜在物理学的模型,从而导致这些稀有伽马射线源产生的非凡能量。

该研究的合着者之一加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的维多利亚·卡斯皮说:“也许其他发光伽玛射线源包含我们无法探测到的脉冲星。 “使用NuSTAR,我们可能能够找到更隐藏的脉冲星。”

新数据还允许天文学家测量脉冲星减慢或减速(每年约30微秒)的速率,以及这种减速率随时间变化的情况。答案将有助于研究人员了解这些旋转磁体 - 死恒星的核心 - 如何成为我们星系中这种极端辐射的来源。

发表:E.V.Gotthelf等人,“NuSTAR Discovery of a Young,Energetic Pulsar Associated with the Luminous Gamma-Ray Source HESS J1640-465,”2014,ApJ,788,155; DOI:10.1088 / 0004-637X / 788 /155分之2

PDF研究副本:NuSTAR发现一种与发光伽马射线源相关的年轻,活力脉冲星HESS J1640-465

来源:惠特尼克拉文,喷气推进实验室

图片:NASA / JPL-Caltech / SAO