大質量恆星創造宇宙射線“繭”

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


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。


關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事能夠擁有未來。


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

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

More by Kelly Oakes
© .