천문학 자들은 주위에 이상한 후광이있는 근처의 펄서를보고 있습니다. 그 펄서는 천문학 자들이 당황한 질문에 대답 할 수도 있습니다. 펄서의 이름은 게밍 가로, 쌍둥이 자리 별자리에서 약 800 광년 떨어진 지구에 가장 가까운 펄서 중 하나입니다. 지구에 가까울뿐만 아니라 감마선에서 Geminga도 매우 밝습니다.
후광 자체는 감마 파장에 있기 때문에 눈에 보이지 않습니다. (NASA의 Fermi Gamma-ray 우주 망원경은 그것을 발견했습니다.) 그러나 보름달이 40 개나되는 하늘을 덮고 있습니다.
후광은 우리 동네에서 어떤 일이 벌어 질지 모릅니다. 지구 근처에는 많은 반물질이 있으며, 그 존재는 과학자들을 10 년 동안 혼란스럽게 만들었습니다.
워싱턴의 가톨릭 대학교와 NASA의 고다드 우주에서 천체 물리학자인 마티아 디 마우로 (Mattia Di Mauro)는“우리의 분석에 따르면이 같은 펄서가 왜 한 종류의 우주 입자가 지구 근처에서 비정상적으로 풍부한 지에 대한 10 년 동안의 퍼즐에 대한 책임이 있다고한다. 메릴랜드 주 그린벨트에있는 비행 센터. “이것은 전자의 반물질 버전 인 양전자이며, 태양계 너머 어딘가에서 나옵니다.”
펄서는 초신성에 빠진 거대한 별의 잔재입니다. Geminga는 약 30 만 년 전 쌍둥이 자리 별자리에서 초신성 폭발의 결과입니다. 지구를 향한 일정한 방향으로 회전하는 중성자 별이며, 그 에너지는 등대처럼 우리를 향합니다.
펄서는 자연적으로 전자와 양전자의 구름으로 둘러싸여 있습니다. 중성자 별은 알려진 물체 중에서 가장 강한 강한 전자기장을 가지고 있기 때문입니다. 초강력 필드는 펄서의 표면에서 입자를 끌어 당겨 거의 광속으로 가속합니다.
전자와 그 반물질 대응 물, 양전자를 포함한 이러한 빠르게 움직이는 입자는 우주 광선입니다. 우주 광선은 전하를 운반하기 때문에 자기장의 영향을받습니다. 따라서 우주 광선이 지구에 도달 할 때까지 천문학자는 자신의 근원을 정확히 찾을 수 없습니다.
지난 10여 년 동안 다양한 관측소와 실험에서 우리 주변에서 예상보다 더 많은 양의 양전자가 발견되었습니다. NASA의 Fermi Gamma-ray 우주 망원경, NASA의 알파 자기 분광계 및 기타 실험에서 모두 탐지했습니다. 과학자들은 Geminga를 포함한 근처의 펄서가 원천이 될 것으로 기대했다. 그러나 그 양전자가 자기장에 영향을받는 방식 때문에 증명할 수 없었습니다.
2017 년까지.
그 해에, 고해상 체렌 코프 감마선 천문대 (HAWC)는 일부 지상 탐지에서 발견 한 것을 확인했습니다 : 게 밍가 주변의 작지만 강한 감마선 후광. HAWC는 5 – 40 TeV 또는 테라 전자 볼트의 할로 구조에서 에너지를 감지했습니다. 우리의 눈보다 수조 배나 많은 에너지로 빛을 발합니다.
처음에 과학자들은 고 에너지 후광이 가속 전자와 양전자가 별빛과 충돌하여 발생한다고 생각했는데, 이는 에너지를 높이고 초 고휘도로 만들 것입니다. 하전 된 입자가 에너지의 일부를 광자에 전달할 때,이를 인버스 컴톤 산란이라고합니다.
그러나 Geminga와 그 후광을 관찰하기 위해 HAWC를 사용하는 팀은 결론을 내 렸습니다. 그 고 에너지 양전자는 후광의 크기에 따라 지구에 거의 도달하지 않습니다. 따라서 지구 근처의 양전자에 대한 또 다른 설명이 필요했습니다.
지구 근처에서 양전자의 존재를 연구하는 과학자들은 아직 그들의 펄서를 가로 지르지 않았습니다. 그리고 가깝고 밝은 펄서로서 Geminga는 여전히 관심을 끌었습니다.
Mattia Di Mauro는 Fermi의 LAT (Large Area Telescope)에서 10 년간 가치있는 Geminga 데이터를 연구하는 소규모 과학자 팀을 이끌었습니다. LAT는 HAWC보다 낮은 에너지 광을 관찰합니다. Di Mauro는 이러한 연구 결과를 제시하는 새로운 연구의 수석 저자입니다. 이 연구의 제목은“Fermi-LAT 데이터와 양전자 플럭스에 대한 영향으로 Geminga 주변의 α-ray 후광 검출”입니다. 이 논문은 Physics Review에 실렸다.
이 논문의 공동 저자 중 하나는 독일 RWTH 아헨 대학교 (Athchen University)의 박사후 연구원 인 Silvia Manconi입니다. Manconi는 보도 자료에서“후광을 연구하기 위해 성간 가스 구름과 우주 광선 충돌로 생성 된 확산 광을 포함하여 다른 모든 감마선 소스를 빼야했습니다. 우리는 10 개의 서로 다른 성간 방출 모델을 사용하여 데이터를 탐색했습니다.”
팀이 하늘의 다른 모든 감마선을 빼면 데이터는 방대한 직사각형 구조를 나타냈다. 게 밍가 주변의 후광. 고 에너지 구조는 하늘에서 20 억 전자 볼트로 20도, 저에너지에서는 훨씬 더 넓은 면적을 차지했습니다.
연구 공동 저자 인 피 오렌 자 도나 토 (Fiorenza Donato)는 이탈리아 국립 원자력 물리 연구소와 토리노 대학 출신입니다. 도나 토는 보도 자료에서“낮은 에너지 입자는 별빛에 닿기 전에 펄서에서 훨씬 더 멀리 이동하여 에너지의 일부를 전달하고 감마선으로 빛을 증폭시킨다. 이것이 감마선 방출이 낮은 에너지에서 더 넓은 영역을 커버하는 이유입니다.”라고 Donato는 설명했다. "또한 펄서의 우주 운동으로 인해 게 밍가의 후광이 부분적으로 길어졌습니다."
팀은 LAT 데이터와 HAWC 데이터를 비교하고 데이터 세트가 일치한다고 결론을 내 렸습니다. 또한 밝고 가까운 Geminga가 AMS-02 실험에서 관찰 한 고 에너지 양전자의 20 %를 차지할 수 있음을 발견했습니다. 그로부터 은하수의 모든 누적 펄서 방출에 대해 외삽하면서, 펄서는 펄서가 원래의 미스터리, 지구 근처의 모든 양전자의 근원에 대한 최고의 설명으로 남아 있다고 말합니다.
Di Mauro 박사는“우리의 연구는 그들이 우주 광선에 어떻게 기여하는지 예측하기 위해 개별 출처를 연구하는 것의 중요성을 보여줍니다. "이것은 멀티 메신저 천문학이라고하는 흥미 진진한 새로운 분야의 한 측면입니다. 여기서 우리는 빛 외에 우주 광선과 같은 여러 신호를 사용하여 우주를 연구합니다."
더:
- 보도 자료 : NASA의 페르미 미션은 펄서의 감마선 '할로'를 반물질 퍼즐로 연결
- 연구 논문 : Fermi-LAT 데이터를 이용한 Geminga 주변의 γ-ray 후광 검출 및 양전자 플럭스에 대한 영향
- 위키 백과 : Compton Scattering
