天文學家探測到了來自人馬座矮星系的伽馬射線

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作者：Oscar Macias

翻譯：盛衍鈞

編排：王招君

後臺：李鳴晨

原文連結：

https：//astronomycommunity。nature。com/posts/gamma-ray-emission-from-the-sagittarius-dwarf-spheroidal-galaxy-due-to-millisecond-pulsars

圖注：科學家們透過銀河系兩側的巨大葉片狀伽馬射線輻射結構（又稱費米氣泡）觀測到了來自人馬座矮星系——銀河系的一個小衛星星系的高能輻射。雖有科學家認為其成因與暗物質湮滅有關，但這種假說受到了另一假說的強烈質疑。

圖片來源：A。 Tsuboi/Kavli IPMU

我們銀河系的中心正在吹出一對巨大的伽馬射線氣泡（上圖中的紫紅色結構），這個結構的尺寸達到了驚人的5萬光年。大約十年前，費米伽馬射線空間望遠鏡發現了這個沙漏狀的現象，但科學家們對於它的來源仍不清楚。

圖注：費米氣泡的伽馬射線觀測影象（藍色）疊加在蓋亞望遠鏡觀測到的人馬座矮星系中的天琴座RR星（紅色）上。人馬座（Sgr）矮星系的形狀和方向與費米繭——費米氣泡南部的一個明亮的伽馬射線輻射子結構的形狀和方向完全吻合。這有力地證明了費米繭誕生於人馬座矮星系發生的高能過程，並且從我們的角度來看，費米繭位於費米氣泡後面。

圖片來源：Crocker， Macias， Mackey， Krumholz， Ando， Horiuchi et al。（2022）

“

這些費米氣泡上有一些非常明亮的伽馬射線發射的神秘子結構。其中一個最亮的光斑，即所謂的費米繭，被發現在費米氣泡的南邊（上圖中放大的插圖），它最初被認為是銀河系中超大質量黑洞過去的爆發造成的。

Roland Crocker（澳大利亞國立大學）、Oscar Macias（阿姆斯特丹大學和卡弗裡數物聯攜宇宙研究所）及其同事分析了來自蓋亞和費米空間望遠鏡的資料，發現費米繭實際上產生於人馬座矮星系的輻射。

從地球上透過費米氣泡來看銀河系的這個衛星星系（見第一張圖）。由於它緊緊圍繞著我們的銀河系執行，並且曾穿過銀河系的銀盤，它已經失去了大部分的星際氣體，而且它內部的許多恆星已經從其核心區域被銀河系的引力扯成了一條長長的星流。

由於人馬座矮星系內部的恆星形成活動是完全停止的——它沒有氣體，沒有形成恆星苗圃——它的伽馬射線輻射只有幾種可能的來源，其中包括了：i）未知的毫秒脈衝星群，或者ii）暗物質湮滅。

毫秒脈衝星是某些特定型別的恆星的遺骸，這類恆星處於密近雙星系統中，質量顯著大於太陽質量，並且由於其巨大的旋轉能量而轟出了宇宙粒子。毫秒脈衝星發射的電子與宇宙微波背景中的低能量光子相撞，推動它們成為了高能量的伽馬輻射。

Crocker、Macias和合作者們有力地證明了，人馬座矮星系中的毫秒脈衝星們可以解釋伽馬射線繭的存在，而暗物質湮滅的假說則被強烈反對。

這一發現闡明瞭毫秒脈衝星是高能電子和正電子的有效加速器。它還表明，類似的物理過程可能正在銀河系的其他衛星矮星系中進行。這是非常有意義的，因為暗物質研究人員長期以來一直認為，來自矮衛星系的伽馬射線將會是支援暗物質湮滅假說的確鑿證據。

這項研究迫使我們重新評估死亡恆星形成的天體們產生高能輻射的能力，例如矮星系，以及它們是否還適合作為暗物質湮滅現象搜尋的主要目標。

牧夫新媒體編輯部

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