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迄今最大规模伽马射线爆发 "引力透镜"弯曲变亮

http://www.kexue.com 2014-01-27 09:47:29 凤凰科技  发表评论


落入超大质量黑洞的物质会创造物质流,后者会以接近光速的速度穿越。研究这类物质流的路径被另一个星系引力所弯曲的伽马射线光谱将帮助科学家更好的理解这些放射

这张美国宇航局的演示图展示了一个名为B0218+357的引力透镜系统的组成部分

  近日一架太空望远镜首次捕捉到一种罕见的宇宙校正。美国宇航局费米太空望远镜捕捉到首个引力透镜的伽马射线测量,一种非常罕见的自然校正,也即一个巨大的天体扭曲了来自遥远天体发出的光。一支国际天文学家小组利用天文台研究了一个星系的放射物,这个高能量放射物在前往地球的途中穿越了另一个旋转星系。

  引力透镜伽马射线可以辅助研究来自诸如超大质量黑洞等天体的放射物,并帮助量化哈勃常数,后者描述了宇宙的膨胀。费米望远镜本身也是用于鉴别更多这样罕见的自然现象。

  “在发射费米太空望远镜后的几年,我们就开始思考进行这类观测的可能性,”美国华盛顿美国海军研究实验室的首席科学家张特迪(Teddy Cheung)这样说道。“所有的信息碎片在2012年晚期终于拼凑在一起了。”

  光的路径

  这个名为B0218+357的星系非常活跃,星系中央包含一个超大质量黑洞。随着物质旋转落入黑洞,有些粒子会以接近相对论的速度向外加速,形成两股物质流,从地球的角度观测能够在不同的视角看到它们。在被称为耀变体的活跃星系里,这种物质流都是直接指向地球的。

  在太阳系和活跃星系之间存在另一个旋转星系,后者的功能就像一个天然的望远镜,也被称为引力透镜。因为费米宇宙飞船和光源之间的星系是如此巨大,它将光波扭曲成不同的路径,从而导致天文学家观测到不同的结果。

  由费米宇宙飞船上的大视场望远镜(Large Area Telescope,简称LAT)获得的B0218+357观测数据揭示了两张双重图片被第三个弧秒(角度的单位,等于一度的1/3600)校准——不到0.0001度——所分离,成为目前任何已知透镜系统产生的最细微的分离。

  LAT无法捕捉到由光学望远镜和无线电望远镜观测到的耀变体的单独图片。相反,它利用一种延时回放效应,后者产生的原因是光的一条路径比另一条长。较远的行波比近的行波到达时间要晚好几天。

  2012年9月,来自耀变体的耀斑导致它成为银河系以外天空最明亮的伽马射线源。张和他的研究小组将费米望远镜对准了这个活跃的伽马射线源,希望能够捕捉到延迟的耀斑。今年1月在美国马里兰州国家港湾召开的美国天文学家协会会议上,张描述了三段耀斑的回放延迟为11.46天。

  伽马射线天文学

  伽马射线本身会在无线电波到达后一天到达,天文学家认为这是因为两种波的源头来自耀变体的不同部分,因此会采取不同的路径经过透镜。同时,伽马射线的读数保持相对恒定,一张无线电波图片显示的耀变体比另一张的明亮4倍。

  “在一天的时间内,一个耀斑就能导致耀变体在伽马射线观测下明亮10倍,而在可见光和无线电观测下只明亮10%。” 瑞典斯德哥尔摩大学的史提芬-拉尔森(Stefan Larsson)这样说道。拉尔森和张在同一个研究小组合作。“这告诉我们放射伽马射线的区域与那些低能量放射的区域相比非常小。” 拉尔森说道。因此,引力透镜星系产生的引力对伽马射线具有更强的效应。研究小组的这项发现将发表在期刊《天文物理期刊通讯》上。

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