脉冲星是归属于中子星的类别之中,包含在中子星类之内,而中子星是一颗比太阳大的恒星。当中子星燃料耗尽的时候,它会在自身引力的作用下向内坍缩,随后产生爆炸形成超新星,在超新星爆发之后,会留下一个星核,这个星核就是脉冲星。中子星演化成为脉冲星后,会开始产生高速旋转,并且发射出极亮的光束。

黑洞脉冲星伽马射线暴谁厉害 脉冲星周围出现伽马射线光晕(1)

就在最近,国外科学家们在某太空区域内发现了围绕着脉冲星的光晕,一般情况下,脉冲星在告诉旋转中确实会放出伽马射线,但生成光晕的概率很小,所以这是一种比较特殊的情况。NASA的费米伽马射线太空望远镜在其探索的某太空区域内发现的脉冲星,居然在周围发现了微弱但蔓延的高能光线。专家们表示,如果人眼可以看到,则我们会看到这种伽马射线“光晕”在天空中的出现将比月球的满月大40倍,这种结构可以为长期存在的关于我们附近的反物质之谜提供一个解决方案。

某天体物理学家表示说:“我们的分析表明,相同的脉冲星可能会导致长达十年之久的谜题,为什么一种类型的宇宙粒子在地球附近异常丰富。”这些是正电子(即反物质),是电子的相反物质,来自太阳系以外的某个地方。

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该脉冲星产生的正电子(反物质),仍然是地球周围高能正电子的主要来源

Geminga(发音为ge-MING-ga)是1972年由NASA的小型天文学2号卫星发现的,是脉冲星中产生伽马射线中最亮的天体之一。它位于距离双子座星座约800光年远的地方。Geminga的名字既是“双子座伽玛射线源”一词的释义,而在意大利米兰的方言中,又是“不存在”的表述,指天文学家无法以其他能量找到该物体。

不过科学家们还是找到了这种物体,1991年3月Geming被科学家们发现,当时德国的ROSAT任务采集的闪烁的X射线显示出该源是每秒旋转4.2次的脉冲星。脉冲星自然地被电子和正电子云包围。这是因为中子星的强磁场将粒子从脉冲星的表面拉出并将其加速到接近光速。

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电子和正电子属于被称为宇宙射线的快速粒子,它们起源于太阳系之外。由于宇宙射线粒子带有电荷,因此它们在到达地球的过程中遇到磁场时,其路径会变得混乱。这意味着天文学家无法直接将其追溯到其来源。

在过去的十年中,国际空间站上的阿尔法电磁光谱仪费米(AMS-02 Fermi)进行的宇宙射线测量以及在地球附近进行的其他太空实验中,它探测到高能正电子的数量超出了科学家的预期,而Geming脉冲星正是这些高能正电子的主要产生源。在2017年,墨西哥的科学家们通过伽玛射线天文台(HAWC)证实了地面探测发现了Geming周围伽玛射线光晕的情况。他们在5到40万亿电子伏特的能量下观察到了这种结构。

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通过排除其余光源,使用光以外的多种信号,有助于人类加深对宇宙的了解

科学家认为,这种发射是在加速的电子和正电子与附近的星光碰撞时产生的,碰撞将光增强到更高的能量。根据光环的大小,HAWC小组得出结论,处于这些能量下的Geminga正电子很少会到达地球。如果为真,则意味着观察到的正电子过量必须具有其他更合理的解释。

如果要研究晕圈,我们必须减去所有其他伽马射线源,包括宇宙射线与星际气体云碰撞产生的扩散光,到目前为止,外国科学家使用了10种不同的星际辐射模型探索了数据。

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外层空间星云

除去这些光源后,剩下的只是一个巨大的椭圆形发光体,其能量为100亿电子伏特(GeV),在天空中跨越约20度。这类似于著名的北斗七星星型的大小,光环在较低能量时甚至更大。低能粒子在进入星光之前会从脉冲星传播更远,将部分能量转移到星光上,并将光增强为伽马射线。这就是为什么伽马射线辐射在较低能量下能覆盖更大面积的原因。此外,由于脉冲星在太空中的运动,Geminga的光晕部分延长了。

研究小组确定费米LAT数据与早期的HAWC观测值兼容。在AMS-02实验中,仅Geminga可能产生多达20%的高能正电子。将其推断为银河系中所有脉冲星的累积发射量,科学家们说,很明显,脉冲星仍然是对正电子过量的最好解释。

研究单个光源以预测它们对宇宙射线的贡献的重要性,这是被称为多信使天文学的令人兴奋的新领域的一方面,在该领域中,人类使用光以外的多种信号(例如宇宙射线)来研究宇宙。

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