美国宇航局的费米太空望远镜发现一颗缺失伽马射线的奇怪超新星
By Robert Lea
published 8 hours ago
The Universe
“费米太空望远镜是在轨的最灵敏的伽马射线望远镜,因此当它没有探测到一个预期的信号时科学家必须解释这个缺乏” 。

针轮星系,超新星SN 2023ixf的位置(圈出)。(Image credit: Center for
在用美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜检查附近的一颗超新星一个被意味来发现这些恒星爆炸如何点火叫宇宙射线的带电粒子的努力时科学家们已经发现了一个更大的秘密。
研究小组发现了这颗被命名为SN 2023ixf的超新星完全的缺乏当宇宙射线粒子被加速到接近光速时应该存在的伽马射线发射。这是一个可能挑战我们的超新星的理解的发现。长期以来科学家们一直相信它们是宇宙射线工厂,泵出巨大量的伽马射线。
SN 2023ixf是一颗“新”超新星(至少像我们在这里地球上看到的),于2023年5月18日被发现。它位于梅西耶101星系(M101),也被称为“针轮星系”,距离地球约2100万光年。被一颗质量估计约为太阳12倍的超巨星的死亡和坍缩造成,SN 2023ixf是自2008年费米望远镜开始搜索这些事件以来已经被发现的距离地球相对较近的最亮的超新星。
团队成员、的里雅斯特大学研究员桂乐木马特德威萨在一份声明中说,“天体物理学家此前估计了超新星将它们的总能量的约10%转化成宇宙射线加速度。但我们从未直接的观察到这一过程。用SN 2023ixf的新观测结果,我们的计算造成在爆炸后几天内低至1%的能量转化率”。
“这并不排除超新星为宇宙射线工厂,但这确实意味着我们关于它们的生产有更多要了解的” 。
神秘的宇宙射线工厂
每天都有数万亿的宇宙射线撞进地球大气层,其中约90%的这些带电粒子是氢原子核;剩下的是自由电子或更重元素的原子核。
然而,宇宙射线的来源一直难来调查的。这是因为随这些带电粒子旅行数百万光年到达地球它们遇到大量的使它们转向的磁场。这种无休止的反弹着意味宇宙射线的轨迹几乎不可能来重建。高能光子或伽马射线不体验这种偏转,因此能被用作宇宙射线产生的示踪剂。
位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白•海斯在声明中说,“然而伽马射线直接的旅行到我们。宇宙射线当它们在它们的环境中与物质相互作用时产生伽马射线。费米望远镜是在轨的最灵敏的伽马射线望远镜,因此当它没有探测到一个预期的信号时,科学家必须解释这个缺乏。
“解决这个秘密将建立一个更准确的宇宙射线的起源的图片” 。

一颗大质量恒星在一个超新星爆炸中垂死的描画,据信是一个宇宙射线工厂的事件。 (Image credit: Melissa Weiss/CfA)
当质量大约是太阳八倍的恒星耗尽它们核心核聚变所需的燃料时超新星发生。这也结束一直提供辐射压力来支撑恒星抵抗它自己的引力的能量外流。
随这场已经肆虐了数百万年的宇宙拔河战的结束,引力作为显然的胜利者,恒星的核坍塌。外层然后在一个超新星爆炸中向外爆炸。
这种被冲压掉的物质造成一个竞速从垂死的恒星走出的冲击波,撞进周围的气体和尘埃,加速粒子并创造宇宙射线。这些冲击波能持续长达50000年,在这段时间内影响星际物质。特别是当宇宙射线与星际气体和尘埃相互作用时它们创造伽马射线光子。
2013年,费米太空望远镜发现这种现象围绕我们银河系的超新星遗迹发生。这一发现揭示了这些超新星遗迹没有创造足够的高能粒子来匹配与科学家在地球上的测量。其中一个原因可能是在发射它们坍塌后的恒星的头几天期间超新星只加速粒子来创造最高能的宇宙射线。
这张图片在超新星被其他望远镜首次以可见光探测到后当费米观察了SN 2023ixf数月时进一步复杂。尽管费米太空望远镜观测在超新星爆炸后就来到,但美国宇航局的太空望远镜仍然没有看到来自SN 2023ixf的伽马射线。
至于为什么这颗超新星可能正在产生宇宙射线而不是伽马射线,该团队有一些可能的解释,至少没有一个是费米能探测到的。一种理论是超新星碎片以伽马射线不会流向地球的方式被不均匀的分布和对齐,因此费米不能发现它们。另一种可能性是围绕这颗超新星的碎片可能正在吸收被生产的任何伽马射线。
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天文学家现在将继续研究以其他波长光的SN 2023ixf,并创建计算机模型来了解是什么正在造成它的奇怪外观,
团队成员、蒙彼利埃宇宙和粒子实验室的天体物理学家马修勒瑙德在声明中说,“不幸的是没有看到伽马射线并不意味着没有宇宙射线,为将伽马射线的缺乏转化成一个宇宙射线生产的上限我们必须经历所有关于加速机制和环境条件的支撑假设” 。
该团队的研究已被《天文学与天体物理学》杂志接受发表。
https://t.cn/A6TBP3kI

#飞行体验#
维珍土澳航空6连飞:珀斯-利尔茅斯-科科斯群岛-圣诞岛(停留4天)-科科斯群岛(停留3天)-圣诞岛-珀斯,机型A320。圣诞岛和科科斯的定期民航业务由VA完全垄断,以珀斯为原点,每周二顺时针飞一圈(其中LEA为fuel stop不上下客),每周五逆时针飞一圈,因此要想一周内玩完两个岛,就不可避免地要在岛间反复横跳……

经历2020年的破产重组后,VA早已不再是曾经的VA,宽体机没有了,服务也基本廉航化了,吃喝都要单独买。不过飞XCH和CCK的航班比较特殊,在珀斯走国际楼,过人工边检,但不算离境澳洲,航班上也会根据航程提供免费的零食或三明治。VA这些320都是曾经虎航的,全经济布局,该航线前三排不卖,用于带另一套机组,且不开放积分兑换,只能买现金票,珀斯到两岛单程550澳币起跳,两岛之间210澳币起跳,还是挺不便宜的。

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当月球数十亿年前“将它的内脏翻出来”时发生了什么?
By Robert Lea
published 16 hours ago
The Moon
“首次我们有向我们展示在月球的这一关键进化阶段期间在月球内部正在发生什么的物理证据,这真的令人兴奋” 。

(左)一个月球的详细图像(右)一个显示两个含钛铁矿从月球地幔翻转向下堆积的月球近侧的引力梯度映射和横截面示意图。 (Image credit: NASA/Adrien Broquet/University of Arizona & Audrey Lasbordes)
42亿年前,月球把它自己的内脏翻出创造了已经变得对人类熟悉的月球表面。
大多数科学家都同意月球被在大约45亿年前创造,当时太阳系中的另一个大质量天体撞进了地球,将熔融物质甩进太空凝聚成我们的天然卫星。
然而,来自亚利桑那大学月球和行星实验室(LPL)的一组科学家已经将月球如何在这个暴力的开始后进行的诞生描述为“更多是一部选择你自己的冒险小说”。
他们说地球的天然卫星有很多可能的可能已经采取来完整形成的路径,最终导致我们今天看到的月地系统。当然,该团队关于可能已经形成月球的主要事件有它的想法。研究人员说,例如阿波罗使命期间收集的岩石样本可能表明有一段当月球“把内部翻出” 的时间。
这一结果如果属实也可能解决一个关于月球成分的一个萦回的秘密。
研究合著者、亚利桑那大学月球和行星实验室副教授汉娜 (Jeff Andrews Hanna)在一份声明中说,“我们的月球字面上把它的内部翻了出来,但在月球历史的这一关键相几乎一致没有实物证据来揭示事件的确切顺序,而且字面上在什么进行了下去中有许多不一致” 。
月球近地一面上有钛吗?
从月球带回的玄武岩熔岩已经显示出惊人的高浓度钛。除此之外,卫星观测已经揭示富含钛的火山岩主要位于月球近地侧。这留下科学家们关于这些特殊的岩石如何到达那里的并且不是更广泛分布的挠他们的头。
亚利桑那大学的研究小组提出月球迅速的形成,起初留下它完全被炽热的岩浆海洋覆盖。随这个海洋的冷却和硬化,它会已经形成月球的外层,包括它的地幔和地壳。然而,在更低的层次上,婴儿月亮会仍然处于翻腾中。
月球形成的模型提示这片巨大的月球海洋的最后遗迹结晶成致密的包括富含铁和钛的钛铁矿物质。
研究负责人、前亚利桑那大学月球和行星实验室博士候选梁伟刚说,“因为这些重矿物比下面的地幔密度更大,它们创造引力不稳定性,你会期待这一层会更深沉入月球内部”。

(左)一个“传统”的月球观望(中心)野马区域被一个线性引力异常的多边形图案包围(右)蓝色斑块表明沉入月球内部的致密物质的残留。(Image credit: Adrien Broquet/University of Arizona)
问题仍然:在月球凝固后这种物质会作为单个“圆斑块” 一下子下沉还是以更小的圆斑块一次沉一点?而且,如果它在一个全球尺度上沉入月球内部其中一些如何上升并将钛带到月球近地侧的?
研究人员联合首席作者、德国航空航天中心科学家布鲁凯特(Adrien Broquet)在声明中说,“不用证据你能选择你最喜欢的模型,每一个模型把持我们月球的地质演化的深刻影响” 。
合著者、北京大学科学家张楠此前开发的模型提出了在月球上一个巨大的撞击可能已经造成地壳之下一层致密的富钛物质向月球近地侧移动。一旦到了那里,这种物质会已经下沉,形成片一样的板块并级联到月球的内部,在地壳下以致密富钛矿床的交叉体形式留下一个残留物。
汉娜说,“当我们看到这些模型预测时就像一个灯泡亮了一样。当我们观察月球引力场中的细微变化时我们看到了完全相同的模式,揭示一个潜伏在地壳下方的致密物质网络” 。
月球形成模型的引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命
为巩固它的富含钛的钛铁矿材料的熔融理论和月球的观测,该团队转向由美国宇航局引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命探测到的月球引力异常的相关数据。
布鲁凯特说,“分析这些月球引力场中的变化允许我们来在月球表面下窥视并看下面躺着什么。”。
这证实引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命数据符合钛铁矿层仿真。
这样的证实还表明引力场观测可被用来追踪在大部分致密层已经沉入月球的内部后留下的钛铁矿残余物的分布。
梁说,“我们的分析表明这些模型和数据告诉一个惊人一致的故事。正如被引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命看到的一样,钛铁矿物质迁移到近地侧并以片状级联的形式沉入内部,留下一个造成月球引力场异常的残留物” 。

艺术家的美国宇航局引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命使命的概念。引力回收和内部实验室(GRAIL)双航天器使命的双宇宙飞船在绕月的串联轨道上飞行,以前所未有的细节测量它的引力场。(Image credit: NASA/JPL)
该团队还能够确定月球什么时候把内脏翻出来。他们说被大型和古老的月球撞击盆地中断的引力异常表明富含钛铁矿的层在这些撞击之前就下沉了。这种“交叉”意味着下沉事件会已经发生在42.2亿年前,这表明下沉可能已经触发火山活动,后来跨月球表面被看到。
这项研究也为我们今天看到的有趣的月球图片增添细微之处。数十亿年前月球地幔的翻转将已经造成月球靠近地球的一侧一个被称为原海洋黑暗区域的创造。
月球的这一区域是低海拔的,有一个大部分被熔岩流覆盖的更薄地壳,与月球背面区域的更厚地壳不同。它还有一个更高浓度的稀有元素如钛和钍。汉娜说,“月球在各个方面都是根本不平衡的,我们第一次有向我们展示在月球进化的这一关键阶段在月球的内部发生了什么的物理证据,这真的令人兴奋”。
“原来是月球的最早历史被写在月球表面下,只用模型和数据的正确结合来揭示这个故事” 。
布鲁凯特补充道,“月球早期演化的残迹今天出现在地壳下方,这是令人着迷的”。
“未来的使命例如地震网络将允许更好地调查这些结构的几何形状” 。
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如果在2025年当美国宇航局的阿尔忒弥斯三号使命自50年前阿波罗使命结束以来首次将人类送上月球时这些发现也能够帮助告知未来我们的忠诚的月球伙伴的调查。
梁总结道,“当阿尔忒弥斯宇航员最终登上月球来开始人类探索的一个新时代时我们将有一个我们的邻居的比阿波罗宇航员第一次踏上它时截然不同的理解” 。
该团队的研究发表在Nature Geoscience 上
https://t.cn/A6Tj7PRW


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