在Cygnus cocoon中发现的巨大强大粒子加速器

天鹅座茧

天鹅座茧区光子的来源高达100 TeV,与年轻的天鹅座OB2大质量恒星团相一致。资料来源:IFJ PAN / HAWC

天鹅座是夏季天空中最美丽的星座之一,在它的中心跳动着一个高能宇宙射线粒子源:天鹅座茧。HAWC天文台的一个国际科学家小组已经收集了证据,证明这个巨大的天文结构是迄今为止已知的银河系自然粒子加速器中最强大的。

这一壮观的发现是国际高海拔切伦科夫(HAWC)伽玛射线天文台科学家们的成果。该天文台位于墨西哥塞拉·内格拉火山的斜坡上,它记录了从太空深处涌出的高能粒子和光子。在北半球的天空中,它们最亮的来源是被称为天鹅座茧的区域。在HAWC上,人们确定从茧中到达的光子的能量甚至比之前费米- lat和阿尔戈探测器记录到的还要大几十倍。这一事实表明,天鹅座茧是迄今为止已知的粒子加速器中最强大的银河系。位于克拉科夫的波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)的科学家们在这项研究中发挥了重要作用,研究结果发表在这一著名期刊上自然天文学

Cygnus茧在Cygnus星座上

天鹅座X是银河系中最亮、距离最近的恒星形成区域之一(用红色标记),位于天鹅座茧的中心,这是一个巨大的天文结构,它覆盖了地球天空的一块面积,角宽为四个月亮盘。资料来源:IFJ PAN / Stellarium

“发现了由于HAWC天文台是科学难题的一个重要组成部分,已经持续了一百多年,它的目的是解释宇宙射线的性质,特别是当谈到粒子能量最高的发生在我们的银河系,”塞布丽娜Casanova博士说“锅),引发剂的最新数据分析天鹅座茧地区及其重要的合作者。

Cygnus茧,一个大约180个轻微的天文结构,距离太阳有4.6万光年。在我们的天空中,我们可以在Cygnus星座的中心找到它,其中它占据了与月球四个盘的角度宽度的区域。它是大规模(和因此短暂的)恒星的强烈形成区域,具有两个年轻的星团Cygnus OB2和NGC 6910。

“HAWC探测器的灵敏度和角度分辨率比以前的这种类型的设备更高。利用它,在1343天的观测中,我们记录了来自天鹅座OB2星团方向的能量高达100万亿电子伏的伽马射线光子。这种高能辐射的来源是什么呢?卡萨诺瓦医生疑惑道。

高海拔切伦科夫水天文台(HAWC)

高海拔切伦科夫(HAWC)伽玛射线天文台,位于墨西哥塞拉尼格拉火山的斜坡上。信贷:HAWC天文台

通过对从天鹅座茧到达地球的伽马辐射的最新分析,我们看到了一幅关于复杂、多阶段自然现象的有趣图片。高能宇宙射线通常被认为来自超新星残留物,包括脉冲星。然而,超新星残骸中的质子或电子没有足够的时间来加速到动能达到几百万亿电子伏。但是,在一个年轻的大质量恒星星团内部,强大的恒星风的湍流相互作用,帮助将这些粒子限制了数百万年。其中一些粒子有机会获得达到千兆电子伏的能量。

“情况非常复杂,”卡萨诺瓦博士指出,并澄清道:“由于长期的限制时间,一些粒子有望在这些大质量恒星的关联中获得非常巨大的能量,与关联本身的百万年寿命相当。”但是粒子的能量越高,约束时间越短。我们预计,能量最高的粒子在释放出我们能观测到的伽马光子之前就会逃离星系团。问题是:最大加速度能量在哪里?”

关键问题是负责在HAWC天文台记录的高能光子发射的颗粒的性质。如果光子的来源是电子,则它们的能量必须比光子的能量大的几倍。但是,如果源是质子,它们的能量必须高达PetaElectronobolt。该值比LHC加速器内的质子碰撞的能量大一百次。

“我们的分析不提供关于达到100 TEV的能量的光子起源的明确结论。然而,它确实指出了一个明显的最清晰 - 具有极端能量的质子,在恒星风的碰撞中加速,然后在与星际材料碰撞时发出伽马光子,“卡萨诺娃博士说。

如果未来的观测证实了目前的解释,位于天鹅座茧内部的天鹅座OB2星团将是迄今为止我们所发现的星系加速器中最强大的。

在星团中探测到最高能量的宇宙射线更多关于这项研究的信息。

参考:“HAWC观测的超高能宇宙线的加速度天鹅座茧”由a Abeysekara, a·阿尔伯特·r·居多,c·阿尔瓦雷斯j . r .洛杉矶卡马乔j . c . Arteaga-Velazquez k . p . Arunbabu d·阿维拉Rojas, h·a·阿亚拉太阳能,诉Baghmanyan e . Belmont-Moreno郑胜耀BenZvi, r·布兰德福德c . Brisbois k . s . Caballero-Mora t . Capistran a . Carraminana s Casanova,:美国’科蒂认为这样做美国Coutino de Leon e . de la葡萄酒,r·迪亚兹埃尔南德斯b . l .新玩意儿,m . a . DuVernois m . Durocherj . c . Diaz-Velez r·w·埃尔斯沃斯k .恩格尔c·埃斯皮诺萨k . l .风扇k .方h . Fleischhack n . Fraija a . Galvan-Gamez d·加西亚·j·a . Garcia-Gonzalez f . Garfias g . Giacinti m·m·冈萨雷斯·j·a·古德曼j·p·哈丁,埃尔南德斯,j .辛顿b . Hona黄d f . Hueyotl-Zahuantitla p . Huntemeyer a . Iriarte a . Jardin-Blicq诉乔希,d . Kieda a . Lara w·h·李·h·莱昂Vargas, j . t . Linnemann a . l . Longinotti g . Luis-Raya j . Lundeen k·马龙,o·马丁内斯,Martinez-Castellanos, j . Martinez-Castro j·a·马修斯·Miranda-Romagnoli j . a . Morales-Soto e·莫雷诺m . Mostafa a . Nayerhoda l . Nellen m·纽伯尔德·m·美国日本原子力安全保安院说,r . Noriega-Papaqui l . Olivera-Nieto n . Omodei a . Peisker y佩雷斯Araujo, e . g . Perez-Perez z任,c, d .ρ,d . Rosa-Gonzalez e . Ruiz-Velasco h·萨拉萨尔,f . Salesa Greus, a·桑多瓦尔m·施耐德h . Schoorlemmer f . Serna a·j·史密斯,r·w·施普林格·Surajbali k . Tollefson托雷斯,r . Torres-EscobedoF. Ureña-Mena, T. Weisgarber, F. Werner, E. Willox, A. Zepeda, H. Zhou, C. De León和J. D. Álvarez, 2021年3月11日,自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 021 - 01318 - y

第一个发表评论关于"在天鹅座茧中发现的超强粒子加速器"

留下你的评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。