
藝術家對船帆座脈衝星(位於中心)及其磁層的印象,磁層的邊緣由明亮的圓圈標記。
圖片來源:DESY 科學傳播實驗室
科學家觀察到一些來自附近脈衝星的令人難以置信的高能量光,這是此類恆星有史以來最高的,並且接近有史以來最高的從宇宙源頭看到的。每個光子的能量為 20 TeV,大約是飛蚊動能的 20 倍,並且來自單一光子、單一光粒子。
這種超高能光的更奇特之處在於,它與其他伽馬射線發射是分開的,這表明高能量光子並不是產生先前檢測到的伽馬射線的機制引起的。貝拉。
「我們發現來自船帆座脈衝星的伽馬射線光子達到 20 TeV,」這項研究的通訊作者、法國國家科學研究中心的 Arache Djannati-Ataï 博士告訴 IFLScience。 「第二次碰撞的光譜與衛星看到的較低能量排放不同。這些能量最高的伽馬射線,我們只能從地面捕捉它們,因為它們非常罕見,需要非常大的天文台。
光子被觀察到赫斯(高能量立體系統),但不是直接的。這些光子具有如此高的能量,當它們撞擊大氣層時,會產生粒子簇射。透過追蹤它們,系統可以計算出光子的原始能量及其來源——在本例中,是在距離地球約 960 光年的脈衝星中。
脈衝星是一種特殊類型的中子星。當一顆大質量恆星變成超新星時,但它的質量不太重,它的核心會塌縮成中子星。這些物體可以擁有令人難以置信的磁場,旋轉速度非常快,並從磁極發射輻射。
脈衝星周圍的伽馬射線是由加速粒子(通常是電子)產生的。加速度越快,能量越高。粒子加速最終產生伽瑪射線有兩種情況:要么通過沒有其他粒子的電場(因此不會四處碰撞),要么通過相反極性的磁場線被迫連接在一起。
這兩種情況都可以加速粒子,然後這些粒子可以產生伽馬射線。但不像本研究中看到的那樣充滿活力,研究人員認為正在發生一些略有不同的事情:一種稱為逆康普頓散射的現象。
無論電子是透過電場還是磁場加速,其中一些電子都會撞擊恆星在紅外線和可見光範圍內發射的一些光子。它們的能量比移動速度非常快的電子低得多。在粒子撞球遊戲中,在碰撞過程中,光子從電子中竊取能量,並將其轉變為非常高的能量來源。
「電子基本上將所有能量都賦予了光子,」Djannati-Ataï 博士告訴 IFLScience。 “這就是我們的想像,因為你需要具有足夠能量的粒子來與光子進行這些碰撞,以將它們提升到 TeV 範圍”
研究小組也指出,儘管伽馬射線能量不同,但它們是同相的,同時到達的。這表明儘管不同,但產生它們的過程是相互聯繫的。
關於這項工作的研究論文發表在期刊上自然天文學。