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费米在仙女座星系发现可能的暗物质

发布:2018-05-15      点击:1

心脏的伽马射线过量(以黄白色显示) M31暗示了银河系中部地区出人意料的表现。科学家们认为,信号可以通过各种过程产生,包括脉冲星群,甚至是暗物质。

em使用美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜,天文学家小组发现了一个信号在邻近仙女座星系的中心这可能表明暗物质的存在。伽马射线信号与我们银河系中心的费米相似。 / em

伽玛射线是能量最高的形式,由宇宙最有活力的现象产生。它们在像银河系这样的星系中很常见,因为宇宙射线(粒子在光速附近移动)在与星际气体云和星光相互作用时会产生伽马射线。

“我们的星系与仙女座非常相似,它确实帮助我们研究它,因为我们可以更多地了解我们的星系及其形成, “合作者里贾纳卡普托说,他是马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究科学家。 “就像生活在一个没有镜子的世界里,但你有一个双胞胎,你可以看到双胞胎身上的一切。”令人惊讶的是,最新的费米数据显示,仙女座的伽玛射线 - 也被称为M31 - 仅限于而不是整个星系的中心。为了解释这种不寻常的分布,科学家们提出这种排放可能来自几个未确定的来源。其中之一可能是暗物质,是构成宇宙大部分的未知物质。“我们并不完全了解宇宙射线在星系中的作用,或者它们如何穿过它们,”天体物理学家冼侯说。中国昆明的中国科学院云南天文台也是这项工作的首席科学家。 “


em美国国家航空航天局的费米望远镜在仙女座星系的中心检测到伽马射线过量,这与签名相似费米以前在我们银河系的中心发现了。 / em

“我们预计暗物质会积聚在最内层的地区银河系和其他星系,这就是为什么寻找这样一个紧凑的信号是非常令人兴奋的,“在法国图卢兹国家科学研究中心和天体物理学和行星研究所的天体物理学家,首席科学家Pierrick Martin说。 “M31将成为了解这对仙女座和银河系意味着什么的关键。”

描述结果的论文发表在The Astrophysical Journal上。

另一个可能的来源是这个发射可能是M31中心富含浓度的脉冲星。这些旋转的中子星重量是太阳质量的两倍,是宇宙中最密集的物体之一。一茶匙的中子星物质将在地球上重达10亿吨。一些脉冲星在伽玛射线中发射大部分能量。因为M31距离我们有250万光年,所以很难找到单个脉冲星。为了测试伽马射线是否来自这些物体,科学家们可以将他们从银河系观测到的脉冲星的知识应用到仙女座的新X射线和无线电观测中。

现在费米已经在M31和银河系中发现了类似的伽马射线特征,科学家们可以利用这些信息来解决两个星系中的奥秘。例如,M31从它的大圆盘发射少量伽玛射线,大多数恒星形成,这表明在那里漫游的宇宙射线较少。因为宇宙射线通常被认为与恒星形成有关,所以在M31的外部没有伽马射线,这说明星系产生了不同的宇宙射线,或者说它们可以更快地逃离星系。研究仙女座可以帮助科学家了解宇宙射线的生命周期及其与恒星形成之间的联系。

“我们并不完全了解宇宙射线在星系中扮演的角色,或者他们如何穿越星系,”中国昆明中国科学院云南天文台的天体物理学家侯贤贤也是这项研究的首席科学家。 “M31让我们看到宇宙射线在不同于我们自己星系的条件下的行为。”

银河系和M31这两个类似的发现意味着科学家们在进行困难的观测时可以使用星系作为对方的模型。尽管费米可以对银河系中心进行更为敏感和详细的观测,但它的观点部分地被银河系的磁盘发射所掩盖。但是,望远镜从银河系中无法实现的外部有利位置观察仙女座

美国宇航局戈达德太空飞行中心研究科学家里贾纳卡普托说:“我们的星系与仙女座太相似了,它确实帮助我们研究它,因为我们可以更多地了解我们的星系及其形成。” Greenbelt,马里兰州。 “就像生活在一个没有镜子的世界里,但你有一个双胞胎,你可以看到双胞胎身体的一切。”

虽然需要更多的观测来确定伽马射线过量的来源,但这一发现为了解更多关于这两个星系的信息提供了一个令人兴奋的起点,也许还有关于黑暗仍然难以捉摸的本质物。

“我们对伽玛射线的天空还有很多了解,”Caputo说。 “我们获得的信息越多,我们可以将更多信息放入我们自己的星系模型中。”

美国国家航空航天局的费米伽玛射线太空望远镜是天体物理学和粒子物理学的合作伙伴,与美国能源部合作开发,并得到了来自法国,德国,意大利,日本,瑞典和美国的学术机构和合作伙伴的重要贡献。

出版物:M.Ackermann等人,“用Fermi大面积望远镜观测M31和M33:在Andromeda的银河中心超量?”,2017,ApJ,836,208; DOI:10.3847 / 1538-4357 / aa5c3d

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心克莱尔萨拉维亚