天文学家探测到了来自人马座矮星系的伽马射线|伽马射线|星系|矮星系|费米|银河系

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作者：Oscar Macias

翻译：盛衍钧

校对：何永强涂天宇王清山

编排：王招君

后台：李鸣晨

https://astronomycommunity.nature.com/posts/gamma-ray-emission-from-the-sagittarius-dwarf-spheroidal-galaxy-due-to-millisecond-pulsars

图注：科学家们透过银河系两侧的巨大叶片状伽马射线辐射结构（又称费米气泡）观测到了来自人马座矮星系——银河系的一个小卫星星系的高能辐射。虽有科学家认为其成因与暗物质湮灭有关，但这种假说受到了另一假说的强烈质疑。

图片来源：A. Tsuboi/Kavli IPMU

我们银河系的中心正在吹出一对巨大的伽马射线气泡（上图中的紫红色结构），这个结构的尺寸达到了惊人的5万光年。大约十年前，费米伽马射线空间望远镜发现了这个沙漏状的现象，但科学家们对于它的来源仍不清楚。

图注：费米气泡的伽马射线观测图像（蓝色）叠加在盖亚望远镜观测到的人马座矮星系中的天琴座RR星（红色）上。人马座（Sgr）矮星系的形状和方向与费米茧——费米气泡南部的一个明亮的伽马射线辐射子结构的形状和方向完全吻合。这有力地证明了费米茧诞生于人马座矮星系发生的高能过程，并且从我们的角度来看，费米茧位于费米气泡后面。

图片来源：Crocker, Macias, Mackey, Krumholz, Ando, Horiuchi et al.（2022）

这些费米气泡上有一些非常明亮的伽马射线发射的神秘子结构。其中一个最亮的光斑，即所谓的费米茧，被发现在费米气泡的南边（上图中放大的插图），它最初被认为是银河系中超大质量黑洞过去的爆发造成的。

Roland Crocker（澳大利亚国立大学）、Oscar Macias（阿姆斯特丹大学和卡弗里数物联携宇宙研究所）及其同事分析了来自盖亚和费米空间望远镜的数据，发现费米茧实际上产生于人马座矮星系的辐射。

从地球上透过费米气泡来看银河系的这个卫星星系（见第一张图）。由于它紧紧围绕着我们的银河系运行，并且曾穿过银河系的银盘，它已经失去了大部分的星际气体，而且它内部的许多恒星已经从其核心区域被银河系的引力扯成了一条长长的星流。

由于人马座矮星系内部的恒星形成活动是完全停止的——它没有气体，没有形成恒星苗圃——它的伽马射线辐射只有几种可能的来源，其中包括了：i）未知的毫秒脉冲星群，或者ii）暗物质湮灭。

毫秒脉冲星是某些特定类型的恒星的遗骸，这类恒星处于密近双星系统中，质量显著大于太阳质量，并且由于其巨大的旋转能量而轰出了宇宙粒子。毫秒脉冲星发射的电子与宇宙微波背景中的低能量光子相撞，推动它们成为了高能量的伽马辐射。

Crocker、Macias和合作者们有力地证明了，人马座矮星系中的毫秒脉冲星们可以解释伽马射线茧的存在，而暗物质湮灭的假说则被强烈反对。

这一发现阐明了毫秒脉冲星是高能电子和正电子的有效加速器。它还表明，类似的物理过程可能正在银河系的其他卫星矮星系中进行。这是非常有意义的，因为暗物质研究人员长期以来一直认为，来自矮卫星系的伽马射线将会是支持暗物质湮灭假说的确凿证据。

这项研究迫使我们重新评估死亡恒星形成的天体们产生高能辐射的能力，例如矮星系，以及它们是否还适合作为暗物质湮灭现象搜索的主要目标。

责任编辑：黄婧

牧夫新媒体编辑部

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