美国宇航局捕捉到一颗死星在太空中喷出反物质

美国宇航局捕捉到一颗死星在太空中喷出反物质

一颗小脉冲星喷出一束巨大的物质和反物质粒子束,它们在银河系中流动了 40 万亿英里(64 万亿公里)。

天文学家在美国宇航局钱德拉 X 射线天文台在太空中拍摄的 X 射线图像和夏威夷希洛的双子座北望远镜在光学光中拍摄的图像中检测到了宇宙粒子轨迹。

对脉冲星发射的X 射线细丝的观测很少见;研究人员在一项新研究中报告说,迄今为止,只检测到少数几个。

脉冲星是巨大坍缩恒星的致密、缩小的残余物,它们在旋转时会发出辐射脉冲,并且它们具有由快速旋转产生的强大磁场。美国宇航局代表说,这颗脉冲星被称为 PSR J2030+4415(对其亲密朋友来说是 J2030)自转距离地球约 1,600 光年 ,并且相对较小——直径只有 10 英里(16 公里),或大约相当于一个城市的大小在一份声明中。

这颗快速旋转的脉冲星以约 500,000 英里/小时(800,000 公里/小时)的速度穿越太空,每秒自转约 3 次;当它旋转时,带电粒子以流动灯丝的形式逸出,然后在望远镜图像中被捕获。声明称,J2030 粒子流的范围可以解释为什么银河系包含如此多的正电子,即电子的反物质对应物。

在 2020 年和 2021 年拍摄的 J2030 的图像显示了灯丝的非凡长度,并且还显示了脉冲星周围云状光晕中的粒子。在钱德拉的新 X 射线视图中,蓝色阴影表示粒子沿着磁场线远离脉冲星流动的位置,以大约三分之一的光速移动,而图像中的红色色调描绘了双子座在可见光中探测到的光频谱的一部分。该研究结果于 2 月 7 日在线发表在预印本数据库arXiv中,尚未经过同行评审。(根据声明,这项研究将在未公开的日期发表在《天体物理学杂志》上。)

“令人惊讶的是,一颗只有 10 英里宽的脉冲星可以创造出如此大的结构,以至于我们可以从数千光年外看到它,”主要研究作者、卡夫利粒子物理研究所的博士后研究员 Martijn de Vries 说。斯坦福大学的宇宙学。“在相对大小相同的情况下,如果灯丝从纽约延伸到洛杉矶,脉冲星将比肉眼可见的最小物体小约 100 倍,”德弗里斯在一份声明中说。

脉冲星具有强大的磁场,通常将带电物质和反物质粒子的鞭打风限制在坍缩恒星附近。当脉冲星穿过太空时,它的磁场与附近的太阳风和气体相互作用,当它们在脉冲星前方行进时,它们会累积起来,就像船头推动的水波一样。

大约在 20 到 30 年前,有什么东西打乱了 J2030 产生的波的动量,脉冲星撞上了它;研究合著者、卡夫利研究所物理学教授罗杰·罗曼尼 (Roger Romani) 在声明中说,碰撞可能引发了粒子泄漏并将粒子流喷射到太空中。

“脉冲星风的磁场与星际磁场相连,高能电子和正电子通过相连形成的喷嘴喷出,”罗曼尼说。

宇宙中的大部分物质都是正常物质;反物质是带相反电荷的物质。在脉冲星中,快速旋转和强磁场的结合创造了强大的辐射和粒子加速的完美风暴,产生成对的电子和正电子——物质和反物质。

天文学家之前在我们的银河系中发现了正电子形式的反物质袋,但这种局部反​​物质的起源一直难以捉摸。然而,研究作者报告说,随着 J2030 惊人长轨迹的发现,研究作者怀疑这颗微小的脉冲星——以及其他尚未被发现的类似脉冲星——可能是一个来源。

为您推荐