伽马射线眼下的开普勒

Fermi-LAT 太空望远镜揭示了在这个历史悠久的超新星遗迹中加速的粒子的性质。

恒星的爆炸产生的冲击波以超过 5000 公里/秒的速度传播了几个世纪，人们认为这些冲击波是称为宇宙射线的高能粒子的主要来源。研究超新星遗迹的高能光子发射使我们能够探测加速粒子的性质、它们的能量及其组成。由位于巴黎-萨克雷的 CEA-Irfu天体物理学部/AIM 实验室的研究人员领导的法国团队证实，在历史悠久的开普勒超新星遗迹的方向上探测到能量超过 100 MeV 的伽马射线发射。美国宇航局费米号上的 LAT 仪器进行了 12 年的观测需要太空望远镜来确认这个残骸中存在有效的粒子加速，这是我们银河系中最年轻的残骸之一。研究人员发现，伽马射线发射很可能是加速离子与周围介质相互作用的结果，但根据磁场的幅度，有几种情况是合理的。这项研究已被接受发表在《天文学和天体物理学》杂志上。

伽马射线完成调色板

一些恒星可以在一次巨大的爆炸中结束它们的生命周期，同时它的光度大大增加，从地球上看，给人的印象是观察到一颗新恒星出现在天空中，就像它发生在 1604 年 10 月一样。四个世纪后，一个团队的研究人员已经检测到来自这个天空区域的伽马射线发射。此前，这种超新星遗迹已经在多个波长下被观察到，包括无线电、红外线、光学和 X 射线（见下图），而伽马射线光是拼图中唯一缺少的颜色。每个波长都揭示了关于物体的不同但互补的信息。

通过使用 12 年的 Fermi-LAT 数据，研究人员团队证明了在这个残余物中存在有效的粒子加速，并表征了在冲击中加速的粒子的性质（电子或离子）。由于 99% 的宇宙射线是离子和 1% 的电子，因此验证超新星遗迹确实可以加速这两种类型的粒子至关重要。为了探测加速离子的存在，人们可以搜索这些粒子与周围气体碰撞时发出的伽马射线。在这种情况下，开普勒超新星遗迹是一个很好的目标，因为众所周知，它的一部分冲击波与爆炸前前身系统释放的致密物质（下图中的虚线）相互作用。