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Nustar望远镜显示Eta Carinae射击宇宙射线

2021-08-12 19:50:45来源:

埃塔·卡里纳(Eta Carinae)在1840年代的大喷发创造了滚滚的单胞星云,由哈勃在这里拍摄。现在大约是一个很长一年,扩张云包含足够的材料,以制造我们的太阳至少10份。天文学家还不能解释是什么原因导致了这次喷发。

使用来自美国宇航局的Nustar Space Telescope数据的新研究表明,ETACarinae,最明亮和大规模的恒星系统在10,000光年之内,正在加速高能量的颗粒 - 其中一些可能达到宇宙射线。

“我们知道爆炸的星星的爆炸波可以加速宇宙射线颗粒,以速度相当的速度,令人难以置信的能量提升,”NASA戈达德岛航天飞机飞行中心的天体物理学家Kenji Hamaguchi表示,在马里兰州的格林贝尔和领先作者研究。“在其他极端环境中必须发生类似的进程。我们的分析表明Eta Carinae是其中之一。“

天文学家知道,具有能量大于10亿电子伏特(EV)的宇宙光线来自我们的太阳系。但是因为这些颗粒 - 电子,质子和原子核 - 所有携带电荷,每当遇到磁场时,它们会转向课程。这争抢了他们的路径并掩盖了他们的起源。


放大Eta Carinae,其中两个大型恒星的流出碰撞并射击加速粒子 - 宇宙射线 - 进入太空。学分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

在距离Carina的南部星座约为7,500岁的轻型多年之外,Eta Carinae酒店位于南部的Carina,这是一个19世纪的爆发,简要使它成为天空中最亮的星星。这一事件还弹出了一个巨大的沙漏形的星云,但爆发的原因仍然明白很差。

该系统包含一对大规模的恒星,偏心轨道每55年引起它们的异常关闭。恒星含有90倍的太阳质量,并以最接近的方法分开140万英里(2.25亿公里) - 关于分离火星和太阳的平均距离。

“ETA Carinae的明星都驾驶了强大的外流,称为恒星风,”弟弟Michael Corcoran也在戈达德。“在这些风中发生冲突的情况下,在轨道周期中发生变化,这在低能量X射线中产生了周期性信号,我们已经跟踪了超过二十年。”

美国宇航局的费米伽玛射线空间望远镜还观察到伽马光线 - 光包装的变化比X射线更多的能量 - 从埃尔卡纳的方向的源极。但费米的愿景并不像X射线望远镜一样尖锐,因此天文学家无法确认连接。

Eta Carinae从美国国家航空航天局的Chandra X射线天文台闪耀在此图像中的X射线。颜色表示不同的能量。红色跨度300至1,000伏电子伏(EV),绿色范围从1,000到3,000 eV和蓝色覆盖3,000至10,000 ev。为了比较,可见光的能量约为2至3eV。Nustar观察(绿色轮廓)揭示了X射线的源极,其能量高于Chandra检测到的三倍。从中央点源看出的X射线来自二进制的恒星风碰撞。Nustar检测表明,风碰撞区中的冲击波加速了电子和质子的带电粒子,以接近光速。其中一些可能到达地球,在那里它们将被检测为宇宙射线颗粒。在ETACarina的着名1840次喷发中排出的碎片散落的X射线可能会产生更广泛的红色排放。学分:NASA / CXC和NASA / JPL-CALTECH

弥合低能量X射线监测和费米观测之间的差距,他的同事转向了Nustar。在2012年推出,Nustar可以将X射线聚焦更大的能量比以前的任何望远镜都更大。使用新的和档案数据,团队审查了2014年3月至2016年6月在2016年3月间获得的Nustar观察,以及欧洲航天局的XMM-Newton卫星的较低能量X射线观察。

ETACarinae的低能量或软,X射线来自碰撞恒风的界面处的气体,温度超过7000万华氏度(4000万摄氏度)。但是NUSTAR检测源自30,000eV以上的X射线,比碰撞风中的冲击波释放的大约三倍高。为了比较,可见光的能量范围为约2至3eV。

该团队的分析介绍了7月2日星期一发表的论文,本质上的天文学表明,这些“硬”X射线随二元轨道周期而变化,并显示与费米观察到的伽马射线相似的能量输出模式。

研究人员说,硬X射线和伽马射线发射的最佳解释是沿着碰撞恒丝风的边界的剧烈冲击波的电子加速。由Fermi检测到的NUSTAR和γ射线检测到的X射线从与这些电子的相互作用的巨大能量升压给出了巨大的能量升压。

一些超级电子以及其他加速粒子必须逃脱系统,也许有些最终徘徊在地球上,在那里它们可以被检测为宇宙射线。

“我们所知道的一段时间是Eta Carinae周围的地区是高能量X射线和伽马射线的能量排放的源泉”,帕斯塔纳尼斯塔尔的主要调查员Fiona Harrison表示,Caltech的天文学教授加利福尼亚州。“但直到Nustar能够确定辐射,表明它来自二元并详细研究其性质,原产地是神秘的。”

NuSTAR是由加州理工学院(Caltech)领导并由JPL管理的美国国家航空航天局(NASA)在华盛顿的科学任务委员会的小型探索者任务。NuSTAR是与丹麦技术大学和意大利航天局(ASI)合作开发的。宇宙飞船是由奥比斯杜勒斯,弗吉尼亚州的轨道科学公司建造的。NuSTAR的任务运营中心位于加州大学伯克利分校,官方数据档案位于NASA的高能天体物理学科学档案研究中心。ASI提供任务的地面站和镜像存档。加州理工学院为NASA管理JPL。