2019-03-01 05:56:01
银河系的气泡带有高能粒子的宇宙弹球NGC 3079

我们都知道来自肥皂浴或苏打水的气泡。这些地球上日常经验的气泡高达几英寸宽,由一层薄薄的液体薄膜组成,包裹着少量的空气或其他气体。然而,在太空中,存在非常不同的气泡 - 由较重气体内的较轻气体组成 - 并且它们可以是巨大的。

星系NGC 3079距离地球大约6700万光年,包含两个“超级泡泡”,与我们星球上的任何东西不同。一对气球状区域在银河系中心的两侧伸展:一个是4,900光年,另一个只是略小,直径约3,600光年。就上下文而言,一光年约为6万亿英里,即9万亿公里。

NGC 3079中的超级气泡以X射线,光学和无线电发射的形式发出光,使得它们可被NASA望远镜探测到。在这张合成图像中,来自美国宇航局钱德拉X射线天文台的X射线数据以紫色显示,而来自美国宇航局哈勃太空望远镜的光学数据以橙色和蓝色显示。 X射线图像的标记版本显示上部的气泡清晰可见,以及来自下部气泡的较暗发射的暗示。

钱德拉的新观察表明,在NGC 3079中,宇宙粒子加速器正在超级泡沫的边缘产生超高能粒子。这些粒子比欧洲的大型强子对撞机(LHC),世界上最强大的人造粒子加速器所产生的粒子更加精力充沛。

NGC 3079中的超级气泡提供了证据证明它们和它们之类的结构可能是经常轰击地球的高能粒子的来源,称为“宇宙射线”。冲击波 - 类似于超音速飞机引起的声波爆炸 - 与爆炸恒星相关联,可以加速粒子的能量比大型强子对撞机产生的能量大约100倍,但天文学家不确定哪里有更高能量的宇宙射线来自。这一新结果表明,超级气泡可能是这些超能量宇宙射线的一个来源。

当气泡膨胀并与周围气体碰撞时,气泡的外部区域产生冲击波。科学家认为带电粒子会在这些冲击波中散射或反射出缠结的磁场,就像球弹回弹球机中的保险杠一样。当粒子越过震动前沿时,它们会加速,好像它们从弹球机的鳍状肢上受到踢。这些高能粒子可以逃逸,有些可能最终以宇宙射线的形式撞击地球大气层。

其中一个气泡的不同波长或“光谱”的无线电波或X射线的数量表明,发射源是围绕磁场线螺旋的电子,并通过称为同步辐射的过程辐射。这是来自星系大小的超泡的高能X射线中同步辐射的第一个直接证据,它告诉科学家电子所达到的最大能量。不理解为什么仅从一个气泡中检测到同步辐射。

无线电和X射线光谱,以及沿着气泡边缘的X射线发射的位置,意味着负责X射线发射的粒子必须在那里的冲击波中加速,因为它们会有从银河系中心运输时失去了太多的能量。

NGC 3079的超级泡泡是2010年首次位于银河系中的“费米气泡”的年轻表兄弟。天文学家认为,当与物质相关的过程落入星系中心的超大质量黑洞时,可能会形成这种超级气泡,导致释放以粒子和磁场的形式存在巨大的能量。超级气泡也可能被来自大量年轻大质量恒星的风所雕刻。

一篇描述这些结果的论文由密歇根大学的蒋涛涛领导,并出现在“天体物理学杂志”上。它也可以在线获得。美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理美国宇航局华盛顿科学任务理事会的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥的史密森天体物理天文台控制着钱德拉的科学和飞行运行。

猜您喜欢的其它内容