2022
11/25
相关创新主体

创新背景

UvA物理学家和天文学家的一组研究人员研究了由人马座矮星引起的伽马射线,人马座矮星是银河系的一个邻近小星系。科学家们表明,所有观测到的伽马射线都可以用毫秒脉冲星来解释,因此不能被解释为暗物质存在的试金石。包括阿姆斯特丹大学和澳大利亚国立大学在内的一个团队现在分析了GAIA和费米太空望远镜的数据,表明费米茧实际上是人马座矮星星系发射的结果。研究结果发表在Nature Astronomy上。

 

创新过程

银河系的一个邻近的小星系,人马座矮星系已经被地球的大伽马射线叶(所谓的费米气泡)观测到。虽然矮星系充满了暗物质,但这不太可能解释观测到的辐射。

伽马射线气泡

银河系的中心吹着两个巨大的伽马射线气泡,翼展高达50,000光年。虽然它是十年前用费米伽马射线太空望远镜发现的,但这种沙漏形现象的来源尚不清楚。

这些费米气泡包含许多非常明亮的伽马射线的神秘子结构。最亮的斑点之一,所谓的费米茧,位于南叶,最初被认为是由过去银河系中超大质量黑洞的喷发引起的,费米气泡(蓝色)的伽马射线图像放置在盖亚望远镜观测到的天琴座RR星(红色)地图上。人马座矮星(Sgr)的形状和方向与费米茧的形状和方向完美契合,费米茧是费米气泡南部伽马射线的明亮子结构。这是一个强有力的迹象,表明费米茧是由人马座矮星系中发生的能量过程引起的,从科学的角度来看,它位于费米气泡后面。

从地球上的位置通过费米气泡看到银河系的卫星星系(见第一张图片)。由于银河系周围的轨道狭窄,以及之前通过其盘面的通道,矮星系已经失去了大部分星际气体,许多恒星已经从其核心被撕裂,现在处于拉伸带状。

发射毫秒脉冲星的电子

鉴于人马座矮星现在完全沉默,银河系既没有气体,也没有新恒星的痕迹,它的伽马辐射只有几种可能的解释,包括(1)未知的毫秒脉冲星群体或(2)暗物质的湮灭。毫秒脉冲星是某种类型的恒星的残余物,比太阳重得多,它们处于紧密的双星系统中,由于其极端的旋转能量,现在会发射宇宙粒子。发射毫秒脉冲星的电子与来自背景辐射的低能光子碰撞,而低能光子又被加速为高能伽马射线。

研究人员已经证明,伽马射线的“茧”是由人马座矮星中的千层脉冲星解释的,因此使用暗物质的假设解释是极不可能的。这一发现揭示了毫质脉冲星作为高能电子和正电子的有效加速器。结果还表明,银河系的其他矮卫星星系也可能发生类似的物理过程。这非常重要,因为暗物质研究人员长期以来一直认为,观测来自矮卫星星系的伽马射线将是暗物质湮灭的试金石。

 

创新价值

这项研究迫使科学家重新评估由恒星组成的沉默物体(如球形矮星系)发射高能辐射的能力,以及它们作为寻找暗物质湮灭的主要目标的作用。

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