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天鵝座X是夜空中天鵝座的一個恆星形成區。在可見光下它看起來相當漂亮,如下面的影片開頭所示。但在無線電、紅外線和伽馬射線波長中,天鵝座X才真正活躍起來。
近期費米大型區域望遠鏡(LAT)的觀測表明,該區域恆星形成雲中大質量恆星創造的空腔充滿了伽馬射線,這些伽馬射線是在雲層受到宇宙射線撞擊時產生的。
天鵝座X距離我們4500光年。它擁有足夠的物質來製造兩百萬顆像太陽一樣的恆星,但其中包含的恆星比太陽質量大得多。
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在天鵝座X中,恆星團主要由最熱和最亮的恆星型別——O型星和B型星組成。這些被稱為OB星協的星團只有五百萬年的歷史——在恆星尺度上來說還很年輕。O型星和B型星是質量最大的恆星,這就是為什麼與其他型別的恆星相比,它們如此罕見。它們“雕刻”了它們所在的 газовое облако 雲,發出輻射和巨大的恆星風,從而創造了環繞恆星的空腔。透過這樣做,恆星清除了它們周圍區域的氣體,使得更多的恆星很難在附近形成。它們有效地攀登了恆星形成的階梯,然後在到達頂端後又將其踢了下來。
天鵝座X在1950年代被發現是一個無線電波源。現在,費米LAT的觀測表明,該區域存在一個巨大的、跨度達160光年的宇宙射線“繭”。費米團隊在一篇11月25日發表在《科學》雜誌上的論文中表示,宇宙射線“淹沒”了年輕星團中大質量恆星雕刻出的空腔。
宇宙射線是亞原子粒子的束流,通常是質子,它們以接近光速的速度在太空中傳播——非常像大型強子對撞機等粒子加速器中的粒子。
當宇宙射線在太空中傳播時,它們會受到磁場的推擠而改變路徑,使得很難看到宇宙射線的起源地。當它們遇到星際之間的氣體時,它們會產生伽馬射線。與宇宙射線不同,伽馬射線能夠穿透其路徑上的任何物質,到達地球時仍然沿著直線路徑行進——因此我們可以看到它們的起源地。
宇宙射線的來源是天體物理學中一個長期存在的問題。透過追蹤伽馬射線,費米LAT可以在幫助天文學家弄清楚宇宙射線究竟來自哪裡方面發揮作用。
新發現的宇宙射線“繭”由該區域大質量恆星外流產生的磁場束縛在一起。來自恆星的衝擊波使磁場糾纏在一起,從而將宇宙射線捕獲。
天鵝座伽瑪星,一顆垂死恆星——或超新星——的遺蹟,存在於天鵝座X區域內,使其成為宇宙射線源的候選者。但費米團隊也認為,OB星協中大質量恆星產生的多重衝擊波也是可能的來源。
這篇論文表明,宇宙射線的生命可能比天文學家之前認為的更加充滿事件。
參考文獻
Ackermann, M., & et al (2011). 費米探測到天鵝座超星雲中新加速宇宙射線的繭 《科學》, 334 (6059), 1103-1107 DOI: 10.1126/science.1210311