解決啦！這是個天文難題，矮星系產生的伽馬射線

由於地面觀測會受到阻擋，直到觀測儀器被發射到太空前，科學家們無法計算伽馬射線在空中的豐富程度，但從衛星維拉（於1960年進入軌道，用於監控核武器測試禁止跳躍）偶然的發現後，越來越多的伽馬射線被發現了。

如今用於類似觀測的最先進設備是費米伽馬射線望遠鏡。這個來自NASA的龐然大物已經在軌超過十年。它在分解細節和探測微弱射線源方面的能力已經帶來了一系列關於銀河系乃至整個宇宙的驚人發現。

神秘的氣泡

其中一個新發現出現於2010年，也就是費米望遠鏡發射不久之後：銀河系的中心有不明物體在「吹」出一些像一對會發射伽馬射線的泡泡的物質。這些出人意料的「費米泡泡」占據了天空的10%。

對於這些泡泡的來源，主流觀點認為是銀河系的超大質量黑洞。這個巨獸有400萬倍的太陽質量。它潛伏在銀河系的核區域，也就是泡泡產生的地方。

多數星系中心都具有這樣的大黑洞。在某些星系中，這些黑洞在不斷地吞噬暗物質。吸收的同時，它們也會噴出巨大的「射流」，這種「射流」可以在電磁波光譜中看到。

因此，在費米泡泡被發現後，研究人員們提出了這樣的問題：能否找到確鑿的證據將這些泡泡與中央大黑洞聯繫起來？很快，試探性證據出現了。在每個泡泡的中央都有一條很細的伽馬射流從銀河系中心發出。但是，隨著時間推移和更多數據的採集，一切又變得撲朔迷離。雖然這樣的射流特徵在一個泡泡中被證實了，它在其它泡泡卻沒有被發現。

這些泡泡看起來非常不對稱：其中一個包含有一處伸長的亮點——也就是蠶繭——，而這個亮點並沒有出現在其它泡泡中。

蠶繭以及它的起源

一項前沿的自然天文課題就是對蠶繭展開深入研究。而我們驚人地發現這種結構與費米泡泡或者銀河超大質量黑洞都沒有任何關聯。

與此相反，我們發現蠶繭其實完全是另外一種東西：Sagittarius矮星系發出的伽馬射線。從地球上觀測，這個星系可以在靠南泡泡的後方被發現。

銀河系示意圖，包含費米泡泡（粉色球）和人馬座矮星系以及它的尾巴（分別標記為黃色和綠色）從太陽的角度觀察，人馬座矮星系可以透過費米泡泡被看到。

人馬座矮星系的名字來源於它在人馬座中的位置。它是銀河系的一個「衛星」星系，也是一個被銀河系強引力撕碎的更大星系的殘留物。事實上，從人馬座矮星中被拉出的恆星可以在其包圍了整個銀河系的尾巴中被找到。

伽馬射線的產生

在銀河系中，伽馬射線的主要來源是高能粒子（宇宙射線）與非常稀薄的恆星間氣體的碰撞。

但是這一過程無法應用於人馬座矮星發射的伽馬射線。 由於剛剛提到的引力，人馬座矮星在很早以前就失去了它的氣體。那麼這些伽馬射線究竟從何而來？

我們考慮了不少可能性，包括一種令人興奮的想法：暗物質——一種只能通過它們的引力效應被觀測的物質，天文學家認為它們占據了宇宙物質的大部分。不辛的是，蠶繭的形狀與可見恆星的形狀分布非常相似，這排除了暗物質作為起源的可能性。

無論如何，這些恆星肯定是伽馬射線的發源。但人馬座矮星的恆星已經年老，進入了休眠期。再這樣的恆星群中，什麼樣的源頭可以產生伽馬射線呢？

毫秒脈衝星

最終只有一種可能：一種叫做毫秒脈衝星的快速旋轉物體。它們是一種特殊恆星的殘留，這些恆星的質量比太陽的大得多，並且在與另外一顆恆星互相繞轉。

在條件剛好時，這樣的雙星系統可以產生一顆中子星——一種只有20公里直徑卻和太陽一樣重的星體——，中子星以每秒上百圈的速度自轉著。由於其高速旋轉和強引力場，中子星可以充當一個天然粒子加速器：它們可以將粒子以高速向太空中發射。

這些高能粒子則產生了伽馬射線。我們發現人馬座矮星系中的毫秒脈衝星是蠶繭的最終來源。

搜尋暗物質

我們的發現對另一種理論帶來了曙光：將毫秒脈衝星作為其它古老恆星系統中伽馬射線的來源。但同時，它也標誌著從銀河系的衛星星系中尋找暗物質證據是不可能的。在這些星系中，毫秒脈衝星帶來的伽馬射線強度比此前預計的高。因此，它們產生的任何信號都不能含糊地認為是暗物質導致的。但對暗物質的尋找仍然會繼續。

BY:Roland Crocker

FY: DX3906

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