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美國國家航空航天局的費米任務沒有發現來自附近超新星的伽馬射線

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據美國宇航局（珍妮特·卡茲米爾扎克）：2023年附近的一顆超新星為天體物理學家提供了一個絕佳的機會，來測試這些類型的爆炸如何將被稱為宇宙射線的粒子提升到接近光速的想法 。但令人驚訝的是 ， 美國國家航空航天局的費米伽馬射線太空望遠鏡沒有探測到這些粒子應該產生的高能伽馬射線 。
2023年5月18日，一顆超新星在附近的平輪星系（梅西耶101）爆發，該星系距離大熊座約2200萬光年 。該事件名為SN 2023ixf，是自2008年費米發射以來發現的附近最明亮的超新星 。
意大利的里雅斯特大學的研究員Guillem Martí-Devesa說：“天體物理學家此前估計，超新星將其總能量的10%左右轉化為宇宙射線加速度 ?！??！暗覀儚奈粗苯佑^察到這一過程 。根據SN 2023ixf的新觀測結果，我們的計算結果是，在爆炸后的幾天內，能量轉化率低至1% 。這并不排除超新星是宇宙射線工廠 ， 但這確實意味著我們有更多關于它們產生的信息需要了解 ?！?br>這篇論文由Martí-Devesa在奧地利因斯布魯克大學領導，將發表在未來的《天文學和天體物理學》雜志上 。
每天都有數萬億的宇宙射線與地球大氣層碰撞 。其中大約90%是氫原子核或質子，其余是電子或較重元素的原子核 。
自20世紀初以來，科學家們一直在研究宇宙射線的起源，但這些粒子無法追溯到它們的來源 。因為它們是帶電的，宇宙射線在到達地球時會因為遇到的磁場而改變方向 。
位于馬里蘭州格林貝爾特的美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的費米項目科學家伊麗莎白·海斯說：“然而，伽馬射線會直接射向我們 ?！??！坝钪嫔渚€在與環境中的物質相互作用時會產生伽馬射線 。費米望遠鏡是軌道上最靈敏的伽馬射線望遠鏡，因此當它沒有探測到預期的信號時，科學家必須解釋其缺失 。解開這個謎團將更準確地了解宇宙射線的起源 。”
天體物理學家長期以來一直懷疑超新星是宇宙射線的主要貢獻者 。
當一顆質量至少是太陽八倍的恒星耗盡燃料時 ， 就會發生這些爆炸 。核心坍塌，然后反彈 ， 推動沖擊波向外穿過恒星 。沖擊波加速粒子，產生宇宙射線 。當宇宙射線與恒星周圍的其他物質和光碰撞時，它們會產生伽馬射線 。
超新星極大地影響了星系的星際環境 。它們的爆炸波和不斷膨脹的碎片云可能會持續50000多年 。2013年，費米測量顯示，我們銀河系中的超新星遺跡正在加速宇宙射線，當宇宙射線撞擊星際物質時，宇宙射線會產生伽馬射線 。但天文學家表示 ， 這些殘余物產生的高能粒子不足以與科學家在地球上的測量結果相匹配 。
一種理論認為，超新星可能在最初爆炸后的最初幾天和幾周內加速我們星系中最高能的宇宙射線 。
但超新星很罕見，在銀河系這樣的星系中，一個世紀只出現幾次 。在大約3200萬光年的距離外，超新星平均每年只發生一次 。

美國國家航空航天局的費米任務沒有發現來自附近超新星的伽馬射線


弗雷德·勞倫斯·惠普爾天文臺的48英寸望遠鏡于2023年6月拍攝到了這張針輪星系（梅西耶101）的可見光圖像 。圈出了超新星2023ixf的位置 。該天文臺位于亞利桑那州的霍普金斯山，由哈佛和史密森天體物理中心運營 。平松等人2023/Sebastian Gomez（STScI）
從可見光望遠鏡第一次看到SN 2023ixf開始，經過一個月的觀測，費米沒有探測到伽馬射線 。
“不幸的是，沒有看到伽馬射線并不意味著沒有宇宙射線，”合著者、法國國家科學研究中心蒙彼利埃宇宙和粒子實驗室的天體物理學家Matthieu Renaud說 ?！拔覀儽仨氀芯克嘘P于加速機制和環境條件的基本假設，才能將伽馬射線的缺乏轉化為宇宙射線產生的上限 。”
研究人員提出了一些可能影響費米從事件中看到伽馬射線的能力的場景 ， 比如爆炸分布碎片的方式和恒星周圍物質的密度 。
費米的觀測為研究超新星爆炸后的情況提供了第一次機會 。對SN 2023ixf在其他波長的額外觀測、基于這一事件的新模擬和模型，以及未來對其他年輕超新星的研究，將有助于天文學家了解宇宙宇宙射線的神秘來源 。
費米是由戈達德管理的天體物理學和粒子物理學合作伙伴 。費米是與美國能源部合作開發的，法國、德國、意大利、日本、瑞典和美國的學術機構和合作伙伴做出了重要貢獻 。