這位藝術(shù)家的概念用伽瑪射線顯示了整個(gè)天空，洋紅色的國家伽馬圓圈說明了比平均水平更多的高能伽瑪射線到達(dá)的方向的不確定性。在這個(gè)視圖中，航空航天我們星系的局的鏡探平面穿過地圖的中間。圓圈包圍的費(fèi)米區(qū)域有68%(內(nèi)部)和95%的機(jī)會(huì)包含這些伽馬射線的來源。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局戈達(dá)德航天中心
（神秘的望遠(yuǎn)外令地球uux.cn）據(jù)美國宇航局（弗朗西斯·雷迪）：天文學(xué)家分析了美國國家航空航天局費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡13年的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了我們銀河系以外一個(gè)意想不到且尚未解釋的銀河訝特征。
“這完全是人驚一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，”馬里蘭大學(xué)和格林貝爾特美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心的射線宇宙學(xué)家亞歷山大·卡什林斯基說，他在新奧爾良舉行的特征美國天文學(xué)會(huì)第243次會(huì)議上介紹了這項(xiàng)研究。“我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比我們尋找的美國信號(hào)更強(qiáng)的信號(hào)，而且是國家伽馬在天空的不同位置。”
有趣的航空航天是，伽馬射線信號(hào)與另一個(gè)無法解釋的局的鏡探特征方向相似，大小幾乎相同，費(fèi)米這個(gè)特征是由一些迄今為止探測(cè)到的最高能的宇宙粒子產(chǎn)生的。
描述這些發(fā)現(xiàn)的論文發(fā)表在1月10日星期三的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
該團(tuán)隊(duì)正在尋找與宇宙中最古老的光CMB(宇宙微波背景)有關(guān)的伽馬射線特征。科學(xué)家們表示，CMB起源于炎熱、膨脹的宇宙冷卻到足以形成第一批原子時(shí)，這一事件釋放出一股光，這是第一次可以滲透到宇宙中。在過去的130億年里，空間不斷擴(kuò)張，這種光在1965年首次以微弱的微波形式在整個(gè)天空中被探測(cè)到。
在20世紀(jì)70年代，天文學(xué)家意識(shí)到CMB具有所謂的偶極結(jié)構(gòu)，后來美國國家航空航天局的COBE(宇宙背景探測(cè)器)任務(wù)以高精度測(cè)量了這種結(jié)構(gòu)。朝著獅子座方向，CMB比平均溫度高0.12%，微波比平均溫度多；相反方向，CMB比平均溫度低0.12%，微波比平均溫度少。為了研究CMB內(nèi)部微小的溫度變化，必須消除這種信號(hào)。天文學(xué)家通常認(rèn)為這種模式是我們太陽系相對(duì)于CMB以每秒230英里(370公里)的速度運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。
這種運(yùn)動(dòng)會(huì)在來自任何天體物理源的光中產(chǎn)生偶極信號(hào)，但是到目前為止，CMB是唯一被精確測(cè)量過的。通過尋找其他形式的光的模式，天文學(xué)家可以證實(shí)或挑戰(zhàn)偶極完全是由于我們太陽系的運(yùn)動(dòng)的想法。
“這樣的測(cè)量很重要，因?yàn)閷?duì)CMB偶極子的大小和方向的分歧可以讓我們一窺宇宙早期的物理過程，可能回到它不到萬億分之一秒的時(shí)候，”合著者西班牙薩拉曼卡大學(xué)理論物理學(xué)教授Fernando Atrio-Barandela說。
該團(tuán)隊(duì)推斷，通過將費(fèi)米的LAT(大面積望遠(yuǎn)鏡)的多年數(shù)據(jù)相加，可以在伽馬射線中檢測(cè)到相關(guān)的偶極發(fā)射模式，LAT每天掃描整個(gè)天空多次。由于相對(duì)論效應(yīng)，伽馬射線偶極應(yīng)該比目前探測(cè)到的CMB放大五倍。
科學(xué)家們結(jié)合了13年來對(duì)超過30億電子伏特(GeV)的伽馬射線的費(fèi)米拉特觀測(cè)結(jié)果；相比之下，可見光的能量大約在2到3電子伏特之間。為了分析河外伽馬射線背景，他們移除了所有已分辨和已識(shí)別的輻射源，并剝離了我們銀河系的中央平面。
“我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)伽馬射線偶極子，但它的峰值位于南部天空，遠(yuǎn)離CMB，其大小是我們從運(yùn)動(dòng)中預(yù)期的10倍，”合著者克里斯·施拉德說，他是華盛頓天主教大學(xué)和戈達(dá)德的天體物理學(xué)家。“雖然這不是我們想要的，但我們懷疑這可能與報(bào)道的最高能量宇宙射線的類似特征有關(guān)。”
宇宙射線是加速帶電粒子——主要是質(zhì)子和原子核。最稀有、最高能的粒子被稱為UHECRs(超高能宇宙射線)，攜帶的能量超過3 GeV伽馬射線的10億倍，它們的起源仍然是天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。
自2017年以來，阿根廷的Pierre Auger天文臺(tái)報(bào)告了UHECRs到達(dá)方向上的偶極子。由于帶電，宇宙射線被星系的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)移了不同的量，這取決于它們的能量，但是UHECR偶極子在天空中的峰值位置與Kashlinsky的團(tuán)隊(duì)在伽馬射線中發(fā)現(xiàn)的相似。兩者的數(shù)量驚人地相似——來自一個(gè)方向的伽馬射線或粒子比平均值多7%,來自相反方向的數(shù)量相應(yīng)地少。
科學(xué)家們認(rèn)為這兩種現(xiàn)象很可能是有聯(lián)系的——迄今為止，不明來源正在產(chǎn)生伽馬射線和超高能粒子。為了解決這個(gè)宇宙難題，天文學(xué)家必須找到這些神秘的來源，或者對(duì)這兩個(gè)特征提出替代的解釋。
費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡是由戈達(dá)德管理的天體物理學(xué)和粒子物理學(xué)合作項(xiàng)目。費(fèi)米項(xiàng)目是與美國能源部合作開發(fā)的，法國、德國、意大利、日本、瑞典和美國的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和合作伙伴做出了重要貢獻(xiàn)。