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在过去的50亿年中,EBL的演变是第一次测量的

2021-05-21 12:50:11来源:

该P示出了来自遥远的Blazar触发光子的高能伽马光线(虚线)是如何从丙钝化背景光(波浪线)的光子(波浪线)和生产成对的电子和正弦。未通过该工艺衰减的能量伽马射线撞击上层大气,产生级联的带电粒子,该粒子使得Čerenkov光的锥体由地面上的成像大气Čerenkov望远镜阵列检测到。

一项新的研究详细介绍了研究人员如何使用Blazars的数据来衡量过去的五亿年的EBL的演变。

自宇宙开始以来,所有星系都发出了多少光线?毕竟,从宇宙历史上存在的所有星系的紫外线到远外波长的每一个光子(光粒子)从宇宙历史上存在的所有星系甚至仍然通过宇宙今天的加速。如果我们可以仔细地测量所有这些光子的数量和能量(波长) - 不仅在当前的时间,而且还回到了时间 - 我们可能会学习关于宇宙的性质和演变的重要秘密,包括古代或不同的古代与我们今天看到的星系进行比较了星系。

今天古老的古老光子的浴室占据了宇宙的曲折被称为紫外背景灯(EBL)。EBL的精确测量是宇宙学的基本宇宙,因为测量在无线电波长下的大爆炸(宇宙微波背景)留下的热辐射。一篇新的论文,被Alberto Dominguez和六个γ同轴们称为“来自Blazars的多波长观测的宇宙 - 射线地平线”,接受了天体物理杂志的观察到跨越无线电波的观察到从无线电波到非常精力充沛的伽马射线,从几个美国宇航局航天器和几个地面望远镜 - 描述了过去50亿年的EBL演变的最佳测量。

因此,天体物理学家围绕着巧妙的工作方法:通过测量衰减来测量EBL - 即,从遥远的布拉齐中吸收非常高的能量伽马射线。布拉齐是在星系中心的叠加黑洞,辉煌的喷气机直接指向我们,如手电筒。并非所有由Blazar发出的高能量伽马光线,然而,在距离地球上的数十亿光年中一直都这样做;有些人沿着沿途敲打了一个透明的EBL光子。当来自Blazar的高能量伽马射线光子击中一个更低的能量EBL光子时,两者都被湮灭并产生两种不同的颗粒:电子及其抗粒子,正电子射向,其飞向空间并再次从未听过。通过EBL光子的不同能量,最高能量伽马光线的不同能量。因此,测量不同能量的伽马射线在与地球的不同距离处衰减或从布拉加斯间接衰减或削弱,这可以测量不同波长的不同波长的EBL光子沿着那些不同的距离在地球上的视线上存在。

美国国家航空航天局的费米伽玛射线望远镜航天器的观测检测到遥远的布拉齐尔的伽马光线确实衰减了来自附近布拉恩的伽玛光线,这是2012年11月30日在理论上发表的论文中宣布的预料到的。

现在,在今天的天体物理学杂志中宣布的大新闻 - 是,在过去的50亿年里,首次测量了EBL的演变。这是因为越来越远宇宙对应于回顾时间。因此,来自更远的遥远的布拉齐尔的伽马射线衰减谱揭示了EBL如何看待早期的时代。

这是一个多学期的过程。首先,共同驻守比较来自X射线卫星Chandra,Swift,Rossi X射线时序探险仪和XMM / Newton和其他航天器和地面测量的XMM /牛顿和低能量辐射的相同布拉格的强度对X射线的强度。基于观察者。来自这些测量,Dominguez等人。能够在不同的能量下计算布拉齐的原始发射,未衰减的伽马射线亮度。

然后将鉴别者比较了在不同能量的不同能量下的那些未延迟的γ射线通量计算,其从地球上接收的特殊地基望远镜的直接测量从那些相同的布拉恩接收的实际伽马射线通量。当来自Blazar的高能量伽马射线在地球大气层的上部区域中撞击空气分子时,它产生了一种带电的亚粒子颗粒的级联。这种级联的粒子比空气中的光速快(比真空中的光速慢)更快地行进。这导致视觉模拟到“Sonic Boom”:一个名为Čerenkov辐射的特殊光的爆发。该Čerenkov辐射通过成像纳米比亚的氛围(高能量立体系统),如加那利群岛的魔术(主要大气伽马凝视Čerenkov)和Veritas(非常精力辐射成像望远镜系统)在亚利桑那州。

比较未经衰减的伽马射线的计算到不同距离下的布拉加拉射线和X射线衰减的实际测量允许Dominquez等人。为了量化EBL的演变 - 也就是说,衡量EBL如何随着时间的推移而变化为大约50亿年前的宇宙(对应于Z = 0.5的红移)。“50亿年前是我们能够通过目前的技术探测的最大距离,”Domínguez说。“当然,有更远的Blazars,但我们无法检测到它们,因为它们被散发的高能伽马光线被EBL对我们达到了我们 - 因此削弱了我们的仪器不敏感以检测它们。“该测量是首次统计上显着的检测所谓的“宇宙伽马射线”的检测,作为伽马射线能量的函数。宇宙伽马射线地平线被定义为大约三分之一(或更准确地说,1 / e - 1 / 2.718 - 其中E是自然对数的基础)的距离。特定的伽马射线的距离能量已被衰减。

这种最新结果证实,今天观察到的星系各种各样的星系在所有时间内都对大多数EBL负责。此外,它可以对许多星系的可能贡献限制太晕,无法纳入星系调查,或者从假设的额外来源的可能贡献(例如假设的未知基本粒子的衰减)。

出版物:APJ接受

研究报告的PDF副本:从布拉恩的多波长γ观测中检测宇宙 - 射线地平线

图像:信用:Nina McCurdy和Joel R. Primack / UC-Hipacc;布拉加尔:来自Wolfgang Steffen / Unam的3C 120的概念动画的框架