有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶物理学家探测到了有史以来观测到的来自太阳的最强光。有时候，在光天化日之下才是隐藏秘密的最佳场所。问问太阳就知道了。太阳比我们所知道的更令人惊讶，密歇根州立大学博士后助理研究员梅尔-乌恩-尼萨（MehrUnNisa）说。"我们以为我们已经搞清楚了这颗恒星，但事实并非如此。"即将加入密歇根州立大学教师队伍的尼萨是《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上一篇新论文的通讯作者，这篇论文详细介绍了从太阳观测到的最高能量光的发现。这一发现背后的国际团队还发现，这种被称为伽马射线的光亮度惊人。也就是说，它的数量比科学家们之前预计的要多。虽然高能量的光线没有到达地球表面，但这些伽马射线却产生了明显的信号，尼萨和她的同事们利用高空水切伦科夫天文台（HAWC）探测到了这些信号。高空水切伦科夫天文台由美国国家科学基金会和国家人文科学与技术委员会资助，是故事的重要组成部分。与其他天文台不同，它全天候工作。自然科学学院物理与天文学系的尼萨说："我们现在拥有的观测技术在几年前是不可能实现的。在这种特殊的能量机制下，其他地面望远镜无法观测太阳，因为它们只能在夜间工作。"我们的望远镜全天候工作。"除了工作方式与传统望远镜不同之外，HAWC的外观也与普通望远镜大相径庭。HAWC使用的不是装有玻璃镜片的管道，而是一个由300个大型水箱组成的网络，每个水箱装有约200公吨的水。该网络位于墨西哥两座休眠火山山顶之间，海拔超过13000英尺。从这个制高点，它可以观测到伽马射线撞击大气层中空气的后果。这种碰撞会产生所谓的空气阵雨，有点像肉眼无法察觉的粒子爆炸。原始伽马射线的能量被释放出来，并在由低能量粒子和光组成的新碎片中重新分配。HAWC能够"看到"的正是这些粒子，以及它们在下落过程中产生的新粒子。当粒子与HAWC水箱中的水发生作用时，它们会产生所谓的切伦科夫辐射，这种辐射可以通过天文台的仪器探测到。尼萨和她的同事们从2015年开始收集数据。2021年，研究小组已经积累了足够的数据，可以开始对太阳的伽马射线进行足够仔细的研究。"在查看了六年的数据后，突然出现了这种过量的伽马射线，"尼萨说。"当我们第一次看到它时，我们想，'这肯定是我们弄错了。在这种能量下，太阳不可能这么亮。"太阳发出的光能量范围很大，但有些能量比其他能量更丰富。例如，通过核反应，太阳提供了大量可见光，也就是我们看到的光。这种光的能量约为1电子伏特，在物理学中是一种方便的测量单位。尼萨和她的同事们观测到的伽马射线的能量约为1万亿电子伏特，即1太电子伏特，缩写为1TeV。这个能量水平不仅令人惊讶，而且他们看到如此多的伽马射线也令人惊讶。20世纪90年代，科学家们曾预测，当高能宇宙射线--由黑洞或超新星等宇宙动力加速的粒子--撞击太阳中的质子时，太阳会产生伽马射线。但是，根据人们对宇宙射线和太阳的了解，研究人员还假设，很少会看到这些伽马射线到达地球。不过，当时还没有一种仪器能够探测到这种高能伽马射线，而且在一段时间内也不会有。2011年，美国国家航空航天局的费米伽马射线太空望远镜首次观测到了能量超过10亿电子伏特的伽马射线。在接下来的几年里，费米任务显示，这些伽马射线不仅能量非常高，而且数量比科学家最初预计的多出七倍。看起来还有更高能量的伽马射线有待发现。当望远镜发射到太空时，其探测器的大小和能力是有限的，例如费米望远镜对太阳伽马射线的测量最大值约为2000亿电子伏特。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392807.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392807.htm

科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线

科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线科学家探测到来自脉冲星的极高能伽马射线，其能量高达20TeV，相当于可见光能量的10万亿倍。这一发现挑战了对脉冲星的传统认知。脉冲星是超新星爆发后留下的恒星残骸，几乎完全由中子构成，旋转极快，密度极高，一茶匙物质的质量就超过50亿吨。脉冲星会像宇宙灯塔那样发射旋转的电磁辐射束。如果辐射扫过太阳系，我们就会定期观察到辐射的闪光。Vela脉冲星此前观测到的伽马射线能量在GeV范围内，但利用位于纳米比亚的H.E.S.S.天文台，天文学家在TeV能量范围内观测到了辐射。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

BOAT伽马射线的惊人能量被揭示出来

BOAT伽马射线的惊人能量被揭示出来伽马射线暴是在地球上看到的最亮的爆炸，关于它的来源有很多理论。一些人认为它们是由中子星碰撞引起的；另一些人则认为它们是由中子星和黑洞合并或大质量恒星坍缩成黑洞引起的。关于它们亮度的理论都集中在它们的余辉辐射上。快速运动的物质发生碰撞，产生冲击波，使电子加速，电子进一步碰撞，产生高能伽马射线。其结果就是探测到的最亮的爆炸。今年4月报道的伽马射线暴（GRB）实际上已被美国国家航空航天局证实于2022年10月9日撞击了地球，并起源于大约24亿光年之外。美国国家航空航天局称这是"万年一遇"的事件，并表示这很可能是由于一颗超大质量恒星向内坍缩时产生了一个黑洞，这种巨大的星系事件所产生的冲击波释放出了伽马射线。从技术上讲，这次爆发被称为GRB221009A，但人们对它更友好的称呼是"史上最亮"或BOAT。现在，中国大高空气流巡天观测站（LHAASO）的研究人员已经计算出了这些伽马射线所含的能量：13太电子伏特（TeV）。他们还说，坍缩释放出所有这些能量的天体是一颗恒星，比我们的太阳大20倍左右。最终的数字没有达到爆炸首次被观测到时预测的18太电子伏特，但这仍然是一个巨大的能量。电子伏特是电子在真空中加速时，在特定约束条件下所获得的动能的一种特殊测量方法。1太电子伏特等于1,012电子伏特。大多数GRB的加速度在0.5TeV范围内。而BOAT的13太电子伏特则更为惊人，它保持着地球上目睹的最大能量的GRB记录，也是首次探测到超过10太电子伏特的GRB。在宇宙GRB的竞争中，排名第二的是可能由中子星碰撞引起的GRB，它是在不到一个月前被报道的。研究小组表示，LHAASO能够测量到如此巨大的GRB能量，可能说明银河系空间可能比以前想象的更加透明。研究小组计划继续对BOAT进行研究，特别是为什么该事件的余辉持续时间比我们目前对GRB的理解所认为的要长很多。研究人员在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表的论文中介绍了他们的测量过程，并特别感谢了参与这项工作的团队。他们写道："我们要感谢在海拔4400米的LHAASO站点常年工作的所有工作人员，他们维护探测器，保持水循环系统、电力供应和实验的其他组件顺利运行。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397797.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397797.htm

中法天文卫星已探测到多个伽马射线暴，有助于研究宇宙起源和演化

中法天文卫星已探测到多个伽马射线暴，有助于研究宇宙起源和演化中国科学院消息，今年6月22日发射升空的中法天文卫星在近日已经探测到多个伽马射线暴。卫星平台目前工作正常，为后续开展更多科学观测与研究奠定了基础。据了解，中法天文卫星上搭载的伽马射线监测器于6月24日开机后进行了在轨测试。6月27日监测器成功捕捉到了首个伽马射线暴，这是中法天文卫星的首个在轨科学探测成果。经过比对，该伽马射线暴的光变曲线与我国创新X首发星上观测到的结果相同，也和国外费米卫星的观测结果一致。——

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线2023年对风车星系中的超新星SN2023ixf的观测为研究宇宙射线的产生提供了一个独特的机会，但是NASA的费米望远镜并没有探测到预期的伽马射线，这表明能量转换率比预期的要低得多。资料来源：美国国家航空航天局2023年5月18日，一颗超新星在附近的风车星系（Messier101）爆发，它位于大约2200万光年外的大熊座。这颗超新星被命名为SN2023ixf，是自2008年费米探测器发射以来发现的附近最亮的超新星。意大利里雅斯特大学研究员吉列姆-马蒂-德韦萨说："天体物理学家以前估计，超新星将其总能量的大约10%转化为宇宙射线加速度。但我们从未直接观测到这一过程。通过对SN2023ixf的新观测，我们的计算结果是爆炸后几天内的能量转换率低至1%。这并不排除超新星是宇宙射线工厂的可能性，但这确实意味着我们还有更多关于超新星产生的知识要学习。"这篇论文由马丁-德维萨在奥地利因斯布鲁克大学（UniversityofInnsbruck）期间发表，将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》（AstronomyandAstrophysics）杂志上。即使没有探测到伽马射线，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也能帮助天文学家了解更多有关宇宙的信息。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心宇宙射线及其起源每天，数以万亿计的宇宙射线与地球大气层发生碰撞。其中大约90%是氢原子核（或质子），其余的是电子或较重元素的原子核。自20世纪初以来，科学家们一直在研究宇宙射线的起源，但这些粒子无法追溯到它们的源头。由于宇宙射线带电，它们在飞往地球的途中会因遇到磁场而改变方向。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说："然而，伽马射线会直接射向我们。宇宙射线在与周围环境中的物质相互作用时会产生伽马射线。费米望远镜是轨道上最灵敏的伽马射线望远镜，因此当它没有探测到预期的信号时，科学家必须对这种缺失做出解释。解开这个谜团，就能更准确地了解宇宙射线的起源。"弗雷德-劳伦斯-惠普尔天文台（FredLawrenceWhippleObservatory）的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系（Messier101）的可见光图像。超新星2023ixf的位置被圈了起来。天文台位于亚利桑那州的霍普金斯山上，由哈佛天体物理学中心和史密森尼天文台共同运营。资料来源：平松等人，2023/SebastianGomez(STScI)作为宇宙射线加速器的超新星长期以来，天体物理学家一直怀疑超新星是宇宙射线的主要贡献者。当一颗质量至少是太阳8倍的恒星耗尽燃料时，就会发生这种爆炸。内核坍缩，然后反弹，推动冲击波向外穿过恒星。冲击波加速粒子，产生宇宙射线。当宇宙射线与恒星周围的其他物质和光线碰撞时，就会产生伽马射线。超新星会极大地影响星系的星际环境。它们的爆炸波和不断膨胀的碎片云可能会持续存在5万年以上。2013年，费米测量显示，银河系中的超新星残骸正在加速宇宙射线，当它们撞击星际物质时，会产生伽马射线光。但天文学家说，这些残余物并没有产生足够的高能粒子，无法与科学家在地球上的测量结果相匹配。一种理论认为，超新星可能会在最初爆炸后的几天或几周内加速银河系中能量最高的宇宙射线。但是超新星非常罕见，在银河系这样的星系中，一个世纪才会发生几次。在大约3200万光年的距离内，超新星平均每年只发生一次。从可见光望远镜第一次看到SN2023ixf开始，经过一个月的观测，费米没有探测到伽马射线。挑战与未来研究合著者、法国国家科学研究中心下属蒙彼利埃宇宙与粒子实验室的天体物理学家马蒂厄-雷诺（MatthieuRenaud）说："不幸的是，看不到伽马射线并不意味着没有宇宙射线。我们必须对所有有关加速机制和环境条件的基本假设进行研究，才能将伽马射线的缺失转化为宇宙射线产生的上限。"研究人员提出了几种可能影响费米观测到该事件产生的伽马射线的情况，比如爆炸碎片的分布方式和恒星周围物质的密度。费米的观测首次为研究超新星爆炸后的状况提供了机会。以其他波长对SN2023ixf进行的更多观测、基于这一事件的新模拟和模型，以及未来对其他年轻超新星的研究，都将帮助天文学家找到宇宙宇宙射线的神秘来源。费米是戈达德管理的一个天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的，法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427911.htm

超越可见光 天文学家揭开伽马射线暴的秘密

超越可见光天文学家揭开伽马射线暴的秘密质量超过太阳十倍的恒星会发生大爆炸，变成黑洞，并伴随着可通过太空望远镜探测到的短暂而不可预测的伽马射线暴。对这些爆发及其相关光学辐射的详细研究，如2021年的GRB210619B所见，为了解这些恒星爆炸的运作及其产生的条件提供了宝贵的数据。当恒星的质量超过太阳质量的10倍时，这种情况就会导致内核收缩，外壳爆炸性破裂。这将导致银河系规模的超强爆炸。质量最大的恒星就是这样变成黑洞的。这些爆炸伴随着强烈的伽玛射线暴--一种光子流，其能量比我们熟悉的可见光量子大几百万倍。伽马射线暴是一个极其短暂的事件，持续时间从几分之一秒到几百秒不等，而且无法预测。我们无法预测伽马射线暴在天空中的准确位置和准确时间。此外，由于地球大气层会阻挡伽马射线辐射，伽马射线暴只能通过太空望远镜探测到。伽马射线暴从20世纪60年代末开始被记录。多年来，科学家们只记录到人眼看不到的伽马射线辐射。然而，有人认为这些伽马射线暴可能伴随着从地球上可以观测到的光学辐射。事实上，1999年1月23日首次观测到了这种辐射。为了能够快速探测到光学辐射，科学家们开发了机器人望远镜，能够直接从爆发地点收集实时数据。2021年6月20日，位于捷克共和国和西班牙的望远镜以及位于北高加索地区、由喀山联邦大学拥有的俄罗斯Mini-MegaTORTORA系统观测到了GRB210619B，这是迄今为止记录到的最强大的伽马射线暴之一。这些望远镜在伽马射线闪光28秒后开始记录发光余辉。通过三台望远镜同时获取的数据，可以重建光曲线的整体形状、不同时间的光学光谱斜率以及光学辐射的早期多波段演变。"我们很幸运。首先，我们观测到了相当明亮的余辉。其次，我们通过频繁捕捉图像，以高时间分辨率观测到了余辉。第三，我们获得了有关光辐射光谱的信息。在Mini-MegaTORTORA系统中，我们可以同时使用一组光学滤光片进行观测，包括蓝色和可见光（黄绿色）。换句话说，我们不仅测量了整体亮度，还测量了特定单色显示的亮度。"这项研究的合著者、HSE物理系副教授AntonBiryukov说："这是一个罕见的、几乎独一无二的案例。"有了包括光学范围在内的各种波段辐射的详细数据，就有可能确定与光学辐射起源区域的伽马射线暴相关介质的物理参数。"研究小组获得的大量数据集使我们能够研究伽马射线暴现象的内部运作。科学家解释说："这就好比用外科手术解剖伽马射线暴，窥探其内部机制：检查运动中的粒子、粒子的能量水平、周围介质的密度以及相关磁场的特征。"研究报告的作者得出结论，在伽马射线暴期间观测到的发光现象是由高能带电粒子的运动引起的，这些粒子在以强大磁场为特征的稀薄介质中表现出几乎与光速无异的速度。"伽马射线暴就像来自早期宇宙的信标。我们在几十亿光年的距离上记录这些现象。"比留科夫解释说："这些罕见的来源让我们有机会了解数十亿年前恒星的运行情况以及它们的存在是如何结束的，探索包裹它们的星际环境，比如星际气体的成分和数量，以及它们是如何与恒星喷出物相互作用的。"但是，研究伽马射线暴不仅能扩大我们对最大规模遥远恒星的了解。从基础物理学的角度来看，伽马射线暴是一个天然的物理实验室，它展现了可以想象到的最极端的条件，包括超高的能量、速度、密度和引力。正是在这些状态下，科学家们可以检验人类现有的物理理论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374493.htm