30萬年前的脈衝星爆發讓地球獲得了正電子,至今還在源源不斷輸送

2019-12-31     宇宙印象

由於脈衝星Geminga是距離我們最近的脈衝星之一,因此觀測這顆脈衝星也變成了家常便飯。美國宇航局的費米空間望遠鏡發現,脈衝星Geminga的觀測出現了許多光環,科學家認為這可能是地球附近存在大量反物質,干擾了觀測。


宇宙印象 深度科普欄目第1079期 天文學家一直對脈衝星進行研究,中國天眼任務第一次開啟時就對準了一顆已知的脈衝星,原因在於脈衝星可發出固定的脈衝信號,可以作為導航信號使用,也可以進行校驗。脈衝星的特點非常明顯,但是如果脈衝星出現異常,就意味著這顆脈衝星存在一些問題。



科學家近日發現,在雙子座方向上,距離地球大約800光年外有一顆脈衝星出現了異常,這顆脈衝星是距地球最近的脈衝星之一,被命名為Geminga,脈衝星Geminga的伽瑪射線非常明亮,在伽瑪波長中的信號也非常明顯,覆蓋了40個滿月大小的天空。由於脈衝星Geminga是距離我們最近的脈衝星之一,因此觀測這顆脈衝星也變成了家常便飯。美國宇航局的費米空間望遠鏡發現,脈衝星Geminga的觀測出現了許多光環,科學家認為這可能是地球附近存在大量反物質,干擾了觀測。

這個推測是反物質第一次提上議程,我們知道電子是帶負電的,那麼電子的反物質就是正電子。正電子可能來自太陽系之外,但為什麼反物質會在地球附近異常豐富?



這個問題一直是個謎。我們不妨來看看這個脈衝星,脈衝星Geminga距離我們才800光年,這是一顆大質量恆星死亡之後的產物,其爆發時間大約在30萬年前,反推30萬年之前,地球上的生命或許接收了脈衝星Geminga爆發的洗禮。脈衝星Geminga形成之後,能量像燈塔一樣指向地球,脈衝星附近有著大量的電子和正電子云包圍的結構,畢竟中子星具有強烈的電磁場,超強磁場可以讓粒子加速到光速後釋放。

這些快速移動的粒子,包括電子、正電子,這些就是宇宙射線的來源。由於電子會受到磁場的干擾,因此地球上如果接受到這些帶電荷的射線,我們一般無法推測其起源,因為它們會受到磁場的影響。過去10年,科學家發現了許多比預期更多的高能正電子,科學家懷疑附近的脈衝星就是正電子的源頭,恰恰是由於正電子會被磁場干擾,因此我們無法得知這些聚集在地球符合的正電子是否是來自脈衝星Geminga。



2017年切倫科夫伽瑪射線天文台發現能量超出人眼識別能力萬億倍的伽瑪射線暈,能量區間為5至40 TeV。這些高能暈由電子和正電子被加速到光速之後,與其他恆星的光子碰撞之後形成的,能量超級強烈。帶電粒子會將一部分能量轉移到光子上,這個現象我們稱之為逆康普頓散射。



科學家根據高能暈的大小分析,得出如果我們觀測到如此大的高能暈,地球附近就必須有大量的正電子,對應的就是反物質。通過國際靠空間站AMS-02實驗數據,脈衝星Geminga為太陽系提供的反物質可能占到20%,銀河系中所有累積反物質有可能大部分來自脈衝星,這也是目前地球附近正電子之源的最佳解釋。宇宙印象為今日頭條獨家,其他均為假冒,轉載均為非法。

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