本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
天鹅座X是夜空中天鹅座的一个恒星形成区。在可见光下它看起来相当漂亮,如下面的视频开头所示。但在无线电、红外线和伽马射线波长中,天鹅座X才真正活跃起来。
近期费米大型区域望远镜(LAT)的观测表明,该区域恒星形成云中大质量恒星创造的空腔充满了伽马射线,这些伽马射线是在云层受到宇宙射线撞击时产生的。
天鹅座X距离我们4500光年。它拥有足够的物质来制造两百万颗像太阳一样的恒星,但其中包含的恒星比太阳质量大得多。
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在天鹅座X中,恒星团主要由最热和最亮的恒星类型——O型星和B型星组成。这些被称为OB星协的星团只有五百万年的历史——在恒星尺度上来说还很年轻。O型星和B型星是质量最大的恒星,这就是为什么与其他类型的恒星相比,它们如此罕见。它们“雕刻”了它们所在的 газовое облако 云,发出辐射和巨大的恒星风,从而创造了环绕恒星的空腔。通过这样做,恒星清除了它们周围区域的气体,使得更多的恒星很难在附近形成。它们有效地攀登了恒星形成的阶梯,然后在到达顶端后又将其踢了下来。
天鹅座X在1950年代被发现是一个无线电波源。现在,费米LAT的观测表明,该区域存在一个巨大的、跨度达160光年的宇宙射线“茧”。费米团队在一篇11月25日发表在《科学》杂志上的论文中表示,宇宙射线“淹没”了年轻星团中大质量恒星雕刻出的空腔。
宇宙射线是亚原子粒子的束流,通常是质子,它们以接近光速的速度在太空中传播——非常像大型强子对撞机等粒子加速器中的粒子。
当宇宙射线在太空中传播时,它们会受到磁场的推挤而改变路径,使得很难看到宇宙射线的起源地。当它们遇到星际之间的气体时,它们会产生伽马射线。与宇宙射线不同,伽马射线能够穿透其路径上的任何物质,到达地球时仍然沿着直线路径行进——因此我们可以看到它们的起源地。
宇宙射线的来源是天体物理学中一个长期存在的问题。通过追踪伽马射线,费米LAT可以在帮助天文学家弄清楚宇宙射线究竟来自哪里方面发挥作用。
新发现的宇宙射线“茧”由该区域大质量恒星外流产生的磁场束缚在一起。来自恒星的冲击波使磁场纠缠在一起,从而将宇宙射线捕获。
天鹅座伽玛星,一颗垂死恒星——或超新星——的遗迹,存在于天鹅座X区域内,使其成为宇宙射线源的候选者。但费米团队也认为,OB星协中大质量恒星产生的多重冲击波也是可能的来源。
这篇论文表明,宇宙射线的生命可能比天文学家之前认为的更加充满事件。
参考文献
Ackermann, M., & et al (2011). 费米探测到天鹅座超星云中新加速宇宙射线的茧 《科学》, 334 (6059), 1103-1107 DOI: 10.1126/science.1210311