联系方式
地 址:
联系人:
手 机:
电 话:
传 真:
科技前沿当前位置: pk10计划软件手机版 > 科技前沿 > X射线仪器解决数十年来的新发现-旧的星际争论

X射线仪器解决数十年来的新发现-旧的星际争论

时间:2018-05-17  点击: 2

新的研究解决了一个有关在整个天空中观察到的低能量X射线雾的数十年的难题,证实了长期以来的怀疑,即大部分这种辉光源自已知的具有百万级星际等离子体的区域作为本地热点泡泡。 /

美国国家航空航天局资助的仪器的新发现解决了一个数十年前关于在整个天空观测到的低能X射线雾的难题。由于二十世纪七十年代首次在美国宇航局探空火箭上运行的翻新探测器,天文学家现在已经证实了长期以来的怀疑,认为这种辉光大部分来自一个称为局部热泡的百万星际等离子体区域,即LHB。

与此同时,该研究还确定了太阳风产生于我们行星系内的低能量或软X射线量的上限,太阳风是从太阳发出的带电粒子的阵风流出物。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家团队成员史蒂夫斯诺登解释说:“太阳风与彗星中的中性原子,行星的外层大气,甚至是星际气体产生的软X射线之间的相互作用”。 “我们需要考虑这些过程,因为它们产生的X射线使我们对更广泛宇宙的观察更加复杂。”

该动画展示了太阳风风电交换的实际应用。星际氦原子(蓝色)与太阳风离子(红色)碰撞,失去其中一个电子(黄色)到另一个粒子。当它处于低能量状态时,电子会发射软X射线。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心 /

数十年来,能量约为250电子伏特(约为可见光能量的100倍)的X射线的天空映射显示出强烈的辐射,正是它不应该在的地方。这种辉光,被称为软X射线漫射背景,在我们银河系富含气体的中央平面中出奇地耀眼,它应该被强烈吸收。这表明背景是一种局部现象,由于热气从各个方向从太阳系延伸出几百光年的气泡。改进的测量结果也使得日益清楚的是,太阳位于星际气体异常稀疏的地区。综合起来,有证据表明我们的太阳系正在穿过一个在过去2000万年中可能被一次或多次超新星爆炸清除的区域。

在20世纪90年代,德国X射线观测站ROSAT进行的为期6个月的全天空勘测提供了改进的漫射背景地图,但它也表明彗星是软X射线的意外来源。当科学家们开始了解这个称为太阳风电荷交换的过程时,他们意识到它可能发生在任何中性原子与太阳风离子相互作用的地方。

在过去的十年中,一些科学家一直在挑战LHB的解释,这表明大部分软X射线漫射背景是电荷交换的结果,“参与该研究的Goddard天体物理学家F. Scott Porter说。 “唯一检查的方法是设计一个仪器并进行测量。”

由佛罗里达州科勒盖布尔斯迈阿密大学物理学教授马西米利亚诺加列亚西领导,一个国际合作组织发起了一项旨在实现这一目标的使命。该团队包括美国国家航空航天局,威斯康星大学麦迪逊分校,密歇根大学安娜堡分校,堪萨斯大学劳伦斯分校,马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学,法国国家科学研究中心(CNRS)的科学家,总部设在巴黎等机构。

Galeazzi和他的同事在20世纪70年代重建,测试,校准和改造了威斯康星大学最初设计的X射线探测器,并在声音火箭上飞行。 1993年在奋进号航天飞机上飞行的另一台仪器的部件也获得了新的生命。该任务被命名为DXL,用于从当地银河发射漫射X射线。

2012年12月12日,DXL在美国国家航空航天局Black Brant IX探空火箭上空从新墨西哥州白沙导弹靶场发射升空,达到160英里(258公里)的高峰,并在地球大气层以上高出5分钟。任务设计允许仪器观察与星际气体进行电荷交换的最坏情况。

当它穿过星系时,太阳系正在穿过一小群冷星际气体。云的中性氢和氦原子以大约56,000英里/小时(90,000公里/小时)流过行星系统。尽管氢原子能够快速电离并响应多种力,但氦原子的运行路径很大程度上受太阳重力的控制。这将在十二月初的午夜时分在太阳下游形成一个“氦聚焦锥”,该锥体穿过地球的轨道,位于高空。

“这种氦气聚焦创造了一个具有更大密度的中性原子和相应增强的电荷交换率的区域,”斯诺登说。

太阳风在太阳的日冕中是加速的,太阳是大气中最热的部分,所以它的原子已经被电离 - 剥去了许多电子。当一个中性原子与太阳风离子碰撞时,其中一个电子经常跳跃到带电粒子。一旦被离子捕获,电子暂时处于激发状态,然后发射出软X射线并以较低的能量沉降下来。这是太阳能风能充电交换的行动。

为了建立软X射线背景的基线,研究人员使用了ROSAT任务在1990年9月采集的数据,沿着朝向而不是沿着氦气聚焦锥的方向。结果发表在7月27日的“自然”杂志上,表明只有约40%的软X射线背景来源于太阳系。

“我们现在知道排放来自两个来源,但受当地热泡沫的影响,”加莱阿齐说。 “这是一个重大发现。具体而言,局部气泡的存在或不存在影响我们对靠近太阳的银河区域的理解,因此可以用作未来银河结构模型的基础。“

Galeazzi和他的合作者已经计划了DXL的下一次飞行,其中将包括更多的仪器以更好地表征排放。目前计划于2015年12月发布。

Porter补充说:“DXL团队是跨学科科学的一个非凡范例,它将天体物理学家,行星科学家和太阳物理学家聚集在一起。 “当拥有如此不同兴趣的科学家聚集在一起产生这样开创性的结果时,这是不寻常的,但是非常有益。”

出版物:

M. Galeazzi等人,“电荷交换和热气泡中局部1/4-keV X射线通量的起源”,Nature,2014; DOI:10.1038 / nature13525S。 L.斯诺登等人,“当地星际云与局部热泡之间的压力平衡”,2014年,ApJ,791,L14; DOI:10.1088 / 2041-8205 / 791/1 / L14

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心弗朗西斯雷迪

图片:美国国家航空航天局的戈达德太空飞行中心

Copyright © 2017 pk10计划软件手机版 版权所有