超新星爆发研究可能解决40多年来的反物质之谜

2017-11-16 16:55:11  查尔斯  美国国家航空航天局

 超新星爆发可能解决40多年来的反物质之谜

这幅艺术示意图呈现的是,两个白矮星即将发生碰撞。新研究表明,在银河系中数量上占优势的正电子可能是特殊类型的超新星与低质量白矮星发生碰撞时产生的。这种爆炸物难以检测,但富含可以产生此类反物质的同位素。

一项新研究发现,分布于银河系中的大部分反物质有可能是死亡恒星碰撞的残余物。

研究员说,这项研究有可能能够解决40多年来的反物质之谜。

对于每一种物质粒子,都被认为是存在着与它具有相同质量但电荷相反的反物质的匹配物。举例来说,负电荷电子的反物质粒子,就是正电荷的正电子。[反物质是否可以用来驱动第一艘星际飞船?]

当一个粒子遇到它的反粒子的时候,他们会湮灭彼此,同时释放出巨大的能力。1克反物质同1克物质发生湮灭反应时,释放出的能量相当于日本广岛原子弹所释放能量的两倍。

正电子湮灭时会释放出咖玛射线,科学家在四十年前第一次检测到了银河系中放射出的咖玛射线。这一发现表明,银河系总每秒钟有1043次方(1的后面有430)数量的正电子发生湮灭反应。奇怪的是,大部分正电子都是在银河系的中心隆起部位检测到的,而不是盘状外部边缘,该中心隆起部位的质量还不到银河系整体质量的一

这些正电子可能是由恒星合成的反射性物质释放出来的。但数十年来,研究人员一直无法确定何种恒星可产生如此巨量的反物质。这就引导人们想到,这些正电子可能是从外部来源产生的,例如具有超级质量的黑洞,在银河系的中心就存在这样的一个黑洞,正电子也有可能是暗物质粒子相互湮灭时产生的。

“这些正电子的来源是天体物理学上一个有着40多年历史的谜团,”罗兰·克罗克说,克罗克是这项新研究的首席作者,也是堪培拉的澳大利亚国立大学的粒子天体物理学家。这项新研究表明,恒星发生灾难性爆炸所形成的一种超新星可产生大量之前研究所观测到的正电子,这项研究还解释了正电子在银河系中被观测到的位置。

“并不需要使用暗物质等外部因素,就可以对正电子进行解释,”克罗克向Space.com的记者解释说。

受到科学家们重点关注的超新星类型为SN 1991bg,该类型超新星在其他星系中也可以观测到。大多数超新星只能在较短时间内放射光线,亮过所在星系的其他恒星,与这些超新星不同,重点关注的这类超新星数量很少,还不产生大量的可见光,这也是为什么以前没有在银河系中观测到这类超新星的原因,克罗克说。

之前的研究认为,这些微暗的超新星是由两个白矮星合并后产生的。白矮星密度极大、体积大约和地球差不多,是恒星耗尽燃料并失去外层之后的恒星残余物。绝大多数恒星,包括太阳,最终都会变成白矮星。

一般认为,当两个低质量白矮星,一个富含碳和氧、一个富含氦,这两个白矮星撞击在一起时,就会导致出现这种微弱的超新星。尽管这种超新星比标准超新星要少得多,但它们能够产生更多的放射性同位素,例如钛44,这种同位素可以产生很多种正电子,据天文学家观测,这些正电子正在银河系中四处游荡。

新研究还表明,这些超新星已经足于产生所有之前没有得到解释的正电子,这样,就解决了这个银河系里的谜团。

很多超新星都是在年轻巨型恒星死亡出现的,SN 1991bg类型的超新星一般是在300-600万年的老恒星周围发现较多。这种恒星年龄上的差异可以解释,为什么之前观测到的正电子主要是位于银河系中心隆起部位,这一部位的大龄恒星数量要比银河系边缘盘状部位多。

克罗克说,之前研究中观测到的正电子也有可能部分来自于其他来源。“这些其他来源已经没有必要进行考虑了,仅只SN 1991bg类型超新星已经基本可以解释正电子的整个现象学问题了,”他说道:“大多数最近的数据显示,在银河系的正中心确实存在正电子的产生源。”克罗克补充说:“在我们的模型中,正电子主要产生于银河系中部的原因被解释为,大龄恒星分布于银河系的超大质量黑洞周围大约200秒差距(秒差距为天文学长度单位,200秒差距约650光年)尺度范围之内,但黑洞本身也是一个令人感兴趣的替代来源。”

科学家于522的《自然·天文》电子版杂志上发表了他们的这项研究成果。

作者:查尔斯·Q·崔

译者:朱川

审定:王军礼

超新星爆发研究可能解决40多年来的反物质之谜

2017-11-16 16:55:11
作者:查尔斯
来源:美国国家航空航天局
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 超新星爆发可能解决40多年来的反物质之谜

这幅艺术示意图呈现的是,两个白矮星即将发生碰撞。新研究表明,在银河系中数量上占优势的正电子可能是特殊类型的超新星与低质量白矮星发生碰撞时产生的。这种爆炸物难以检测,但富含可以产生此类反物质的同位素。

一项新研究发现,分布于银河系中的大部分反物质有可能是死亡恒星碰撞的残余物。

研究员说,这项研究有可能能够解决40多年来的反物质之谜。

对于每一种物质粒子,都被认为是存在着与它具有相同质量但电荷相反的反物质的匹配物。举例来说,负电荷电子的反物质粒子,就是正电荷的正电子。[反物质是否可以用来驱动第一艘星际飞船?]

当一个粒子遇到它的反粒子的时候,他们会湮灭彼此,同时释放出巨大的能力。1克反物质同1克物质发生湮灭反应时,释放出的能量相当于日本广岛原子弹所释放能量的两倍。

正电子湮灭时会释放出咖玛射线,科学家在四十年前第一次检测到了银河系中放射出的咖玛射线。这一发现表明,银河系总每秒钟有1043次方(1的后面有430)数量的正电子发生湮灭反应。奇怪的是,大部分正电子都是在银河系的中心隆起部位检测到的,而不是盘状外部边缘,该中心隆起部位的质量还不到银河系整体质量的一

这些正电子可能是由恒星合成的反射性物质释放出来的。但数十年来,研究人员一直无法确定何种恒星可产生如此巨量的反物质。这就引导人们想到,这些正电子可能是从外部来源产生的,例如具有超级质量的黑洞,在银河系的中心就存在这样的一个黑洞,正电子也有可能是暗物质粒子相互湮灭时产生的。

“这些正电子的来源是天体物理学上一个有着40多年历史的谜团,”罗兰·克罗克说,克罗克是这项新研究的首席作者,也是堪培拉的澳大利亚国立大学的粒子天体物理学家。这项新研究表明,恒星发生灾难性爆炸所形成的一种超新星可产生大量之前研究所观测到的正电子,这项研究还解释了正电子在银河系中被观测到的位置。

“并不需要使用暗物质等外部因素,就可以对正电子进行解释,”克罗克向Space.com的记者解释说。

受到科学家们重点关注的超新星类型为SN 1991bg,该类型超新星在其他星系中也可以观测到。大多数超新星只能在较短时间内放射光线,亮过所在星系的其他恒星,与这些超新星不同,重点关注的这类超新星数量很少,还不产生大量的可见光,这也是为什么以前没有在银河系中观测到这类超新星的原因,克罗克说。

之前的研究认为,这些微暗的超新星是由两个白矮星合并后产生的。白矮星密度极大、体积大约和地球差不多,是恒星耗尽燃料并失去外层之后的恒星残余物。绝大多数恒星,包括太阳,最终都会变成白矮星。

一般认为,当两个低质量白矮星,一个富含碳和氧、一个富含氦,这两个白矮星撞击在一起时,就会导致出现这种微弱的超新星。尽管这种超新星比标准超新星要少得多,但它们能够产生更多的放射性同位素,例如钛44,这种同位素可以产生很多种正电子,据天文学家观测,这些正电子正在银河系中四处游荡。

新研究还表明,这些超新星已经足于产生所有之前没有得到解释的正电子,这样,就解决了这个银河系里的谜团。

很多超新星都是在年轻巨型恒星死亡出现的,SN 1991bg类型的超新星一般是在300-600万年的老恒星周围发现较多。这种恒星年龄上的差异可以解释,为什么之前观测到的正电子主要是位于银河系中心隆起部位,这一部位的大龄恒星数量要比银河系边缘盘状部位多。

克罗克说,之前研究中观测到的正电子也有可能部分来自于其他来源。“这些其他来源已经没有必要进行考虑了,仅只SN 1991bg类型超新星已经基本可以解释正电子的整个现象学问题了,”他说道:“大多数最近的数据显示,在银河系的正中心确实存在正电子的产生源。”克罗克补充说:“在我们的模型中,正电子主要产生于银河系中部的原因被解释为,大龄恒星分布于银河系的超大质量黑洞周围大约200秒差距(秒差距为天文学长度单位,200秒差距约650光年)尺度范围之内,但黑洞本身也是一个令人感兴趣的替代来源。”

科学家于522的《自然·天文》电子版杂志上发表了他们的这项研究成果。

作者:查尔斯·Q·崔

译者:朱川

审定:王军礼

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