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美国宇航局任务探索TIE战斗机活跃星系

  • 科学
  • 2020-08-26 08:28:55
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不久前,天文学家利用无线电波绘制了一个遥远的星系,发现它的形状非常惊人。在此过程中,他们发现名为TXS 0128 + 554的对象在上个世纪经历了两次强烈的活动。

大约五年前,NASA的费米伽马射线太空望远镜报道说TXS 0128 + 554(简称TXS 0128)是伽马射线的隐隐来源,伽马射线是能量最高的光形式。此后,科学家使用甚长基线阵列(VLBA)和NASA的钱德拉X射线天文台进行了仔细研究。

印第安纳州西拉法叶市普渡大学物理与天文学教授马修·李斯特(Matthew Lister)说:“费米宣布后,我们使用VLBA的无线电天线将银河系放大了近一百万倍,并绘制了它的形状。” “当我第一次看到结果时,我立即认为它看起来像是《星球大战:新希望》中的达斯·维达的TIE战斗机飞船。这真是一个有趣的惊喜,但是它在不同无线电频率上的出现也帮助我们进一步了解了活跃星系如何在十年的时间尺度上发生巨大变化。”

由Lister领导的描述这些发现的论文已发表在8月25日的《天体物理学杂志》上,现在可以在线获取。

TXS 0128位于仙后座星座中,距离地球有5亿光年,它由一个超大质量的黑洞锚定,大约是太阳质量的10倍。它被归类为活跃星系,这意味着其所有恒星加在一起无法解释其发出的光量。

活跃星系的额外能量包括多余的无线电,X射线和伽玛射线。科学家认为,这种排放源于其中心黑洞附近,由于重力和摩擦力,气体和尘埃的旋转盘在此积聚并加热。

大约十分之一的活跃星系产生一对射流,高能量粒子束以接近光速的相反方向传播。天体物理学家认为这些喷流会产生伽马射线。在某些情况下,与微弱的星系间气体的碰撞最终会减慢并阻止射流粒子的向外运动,并且物质开始流回银河系的中心。这导致宽区域或波瓣充满了围绕磁场旋转的快速移动的粒子。粒子相互作用产生明亮的无线电发射。

费米使用其大面积望远镜每三个小时对整个天空进行一次探测,已识别出3,000多个活跃星系。几乎所有的天线都对齐,这样一架喷气机几乎直接指向地球,这增强了它们的信号。但是,TXS 0128的功能比大多数功能低100,000倍。实际上,即使费米相对较近,费米也需要从银河系中收集五年的数据,然后才能在2015年将其报告为伽马射线源。

然后,研究人员将该星系添加到了VLBA进行的一项长期调查中。VLBA是由美国国家射电天文台从夏威夷延伸至美属维尔京群岛的无线电天线网络。

阵列的测量结果提供了不同射频下TXS 0128的详细地图。他们揭示的无线电结构跨度为35光年,并偏离我们视线约50度。这个角度意味着射流没有直接对准我们,并且可以解释为什么银河系在伽玛射线中如此暗淡。

“现实世界是三维的,但是当我们观察太空时,通常只能看到二维的空间,”俄亥俄州格兰维尔丹尼森大学的合著者兼天文学教授丹尼尔·霍曼说。“在这种情况下,我们很幸运,因为从我们的角度看,银河系以这样一种方式倾斜,使得来自较​​远波瓣的光要比来自较近波瓣的光行进数十光年。这意味着我们“在进化的较早阶段看到了更远的瓣。”

如果银河系对齐,那么射流和波瓣都垂直于我们的视线,所有的光都会同时到达地球。我们将看到双方处于现实的同一个发展阶段。

星系的外观取决于所用的无线电频率。它的频率为2.3 GHz,大约是FM广播的最大广播频率的21倍,看起来像是一个无定形的斑点。TIE战斗机形状出现在6.6 GHz。然后,在15.4 GHz处,星系的核心与其波瓣之间出现了明显的无线电发射间隙。

Lister的团队怀疑TXS 0128的活动停滞造成了这种差距。从地球观察到,银河系的喷气机似乎始于大约90年前,然后在大约50年后停止,留下了未连接的波瓣。然后,大约在十年前,喷嘴再次打开,产生了更靠近核心的辐射。这些活动期突然发作的原因尚不清楚。

无线电发射还向银河系伽马射线信号的位置发出光线。许多理论家预言,当射流与星系间气体碰撞时,年轻的,辐射明亮的活跃星系会产生伽马射线。但是至少在TXS 0128的情况下,波瓣中的粒子不会产生足够的组合能量来生成检测到的伽马射线。相反,李斯特(Lister)的团队认为,银河系的喷流会产生更靠近核心的伽马射线,就像费米所见的大多数活跃星系一样。

研究小组使用钱德拉(Chandra)在X射线中观察了星系,寻找包裹着电离气体的茧的证据。尽管他们的测量无法确定是否存在茧,但已有证据表明在其他活跃星系(如天鹅座A)中存在这种结构。观测结果确实表明,星系在其核心周围有大量的尘埃和气体。与高度倾斜的视角一致。

“这个星系让我们想起了多波长观测的重要性,它可以观测到很宽的电磁频谱,”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白·海斯说。“ Fermi,VLBA和Chandra都在我们不断增加的该对象的图片中添加了一层,揭示了自己的惊喜。”

费米伽马射线太空望远镜是天体物理学和粒子物理学的合作伙伴,由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心管理。费米是与美国能源部合作开发的,来自法国,德国,意大利,日本,瑞典和美国的学术机构和合作伙伴做出了重要贡献。

NASA的马歇尔太空飞行中心负责管理Chandra计划。史密森尼天文观测台的钱德拉X射线中心控制着剑桥和马萨诸塞州伯灵顿的科学和飞行业务。

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