伽馬射線眼下的開普勒

Fermi-LAT 太空望遠鏡揭示了在這個歷史悠久的超新星遺蹟中加速的粒子的性質。

恆星的爆炸產生的衝擊波以超過 5000 公里/秒的速度傳播了幾個世紀，人們認爲這些衝擊波是稱爲宇宙射線的高能粒子的主要來源。研究超新星遺蹟的高能光子發射使我們能夠探測加速粒子的性質、它們的能量及其組成。由位於巴黎-薩克雷的 CEA-Irfu天體物理學部/AIM 實驗室的研究人員領導的法國團隊證實，在歷史悠久的開普勒超新星遺蹟的方向上探測到能量超過 100 MeV 的伽馬射線發射。美國宇航局費米號上的 LAT 儀器進行了 12 年的觀測需要太空望遠鏡來確認這個殘骸中存在有效的粒子加速，這是我們銀河系中最年輕的殘骸之一。研究人員發現，伽馬射線發射很可能是加速離子與周圍介質相互作用的結果，但根據磁場的幅度，有幾種情況是合理的。這項研究已被接受發表在《天文學和天體物理學》雜誌上。

伽馬射線完成調色板

一些恆星可以在一次巨大的爆炸中結束它們的生命週期，同時它的光度大大增加，從地球上看，給人的印象是觀察到一顆新恆星出現在天空中，就像它發生在 1604 年 10 月一樣。四個世紀後，一個團隊的研究人員已經檢測到來自這個天空區域的伽馬射線發射。此前，這種超新星遺蹟已經在多個波長下被觀察到，包括無線電、紅外線、光學和 X 射線（見下圖），而伽馬射線光是拼圖中唯一缺少的顏色。每個波長都揭示了關於物體的不同但互補的信息。

通過使用 12 年的 Fermi-LAT 數據，研究人員團隊證明了在這個殘餘物中存在有效的粒子加速，並表徵了在衝擊中加速的粒子的性質（電子或離子）。由於 99% 的宇宙射線是離子和 1% 的電子，因此驗證超新星遺蹟確實可以加速這兩種類型的粒子至關重要。爲了探測加速離子的存在，人們可以搜索這些粒子與周圍氣體碰撞時發出的伽馬射線。在這種情況下，開普勒超新星遺蹟是一個很好的目標，因爲衆所周知，它的一部分衝擊波與爆炸前前身系統釋放的緻密物質（下圖中的虛線）相互作用。