2008中国天文十大进展10 — 超新星遗迹的新发现和测距

[ 录入者:linq | 时间:2010-01-01 21:31:06 | 作者: | 来源:国家天文台网站 | 浏览:4301次 ]

2008年国家天文台研究人员和它国科学家合作《天体物理》杂志以快讯方式发表了一项重要成果:使用全波段天文观测数据,直观地给出了一颗甚高能伽玛射线源与他们新发现的 超新星 遗迹相关的 近乎完美的 图像(见附录1。这是继2007年同一研究小组第一次给出了观测上的 证据证明老的 超新星 遗迹与大质量星 云相互作用产生了TeV伽玛射线之后又一重要工作(见附录2)。他们的 工作银河系 内宇宙线源于超新星 遗迹作了清晰注解.

宇宙线的 起源之谜已困扰科学界近百年之久。新一代高能天文望远镜系 统通过超高能伽玛射线的 观测为探明宇宙线加速之处带来曙光.目前银河系 内巡天观测已探测到约50颗甚高能伽玛射线源.粒子在超新星 遗迹激波中被加速到相对论能量产生甚高能伽玛射线主要有轻子和强子起源两种物理机制,多波段的 观测研究有助于厘清这两种机制.使用澳大利亚综合孔镜射电望远镜, 欧洲空间局的 X射线卫星 和美国NASA的 近红外空间探测器所观测获得的 最新数据,小组成员对一批最新探测到的 甚高能伽玛源进行了研究。他们在射电和X射线波段发现了唯一一颗扩展甚高能伽玛源HESS J1731-347的 对应天体G353.6-0.7, 其空间分布近乎完美与伽玛源重叠. 详尽的 分析研究揭示出这颗天体应是一颗老的 超新星 遗迹, 距离我们约一万光年远,年龄在三万年左右. 理论预测强子加速很可能是老的 超新星 遗迹中产生甚高能伽玛射线的 主要物理机制, 而强子是宇宙线的 主要成份, 他们这一工作为银河系 内宇宙线源于超新星 遗迹提供了强有力的 支持.

在这一工作中, 他们使用了新的 方法为这个超新星 遗迹/TeV伽玛源系 统定距。测定天体的 距离是天文学中最有挑战性的 课题之一。氢是宇宙中最丰富,分布最广的 元素.基于中性氢原子最精细结构的 跃迁而产生的 21厘米谱线(HI)拥有简单而清晰的 物理机制。通过分析天体所在方向的 21厘米发射和吸收谱线,并基于银河系 的 旋转曲线模型,可以限定银河系 中天体的 运动学距离(范围)。作为运用最广泛的 较可靠的 直接测距手段之一,这个方法已被写入教课书半个多世纪了。获得21厘米吸收谱线的 常规方式是用源区的 平均HI谱线减去背景的 HI谱线。 因为氢分布具有方向性,背景区需要尽可能地接近源区以避免产生假的 吸收谱线以致给出错误的 天体距离。提高谱线观测的 空间分辨率也可以进一步降低这种常规方式可能引起的 吸收谱线。无论如何,这种常规方式无法避免源区和背景在空间上的 分离,产生吸收谱线的 可能性总是存在的 。

国台研究人员为PI的 合作小组,发展出一种新的 测距方法(即HI+13CO 谱线分析)。一:他们采取一种直接环绕源区选取背景的 方法来构建HI的 吸收谱线。这种方式虽然导致背景中包括部分源区辐射,但他们的 理论分析证明这种方式不会损失光深,反而因背景直接与源区相接,可以最大程度地避免HI吸收谱线的 产生,因而给出最可靠的 天体距离(范围)。二,他们同时分析同一天体方向的 13CO发射谱线。 CO和HI谱线揭示星 系 内介质完全不同的 气体成分(13CO谱线揭示光学薄的 分子云)。 比较同一天体方向的 13CO发射谱线和HI吸收谱线,可以找到与产生(主要)HI吸收谱线相对应的 氢分子云,因此可以进一步限定天体的 运动学距离(因没有产生相应HI吸收谱线的 氢分子云应在天体的 后面)。 2007年以来,基于这个新方法,他们使用较新的 HI和13CO银盘巡天观测数据,已系 统地对几对河内超新星 遗迹 / 脉冲星 / 甚高能伽玛射线源 /大质量分子云等成协系 统开展了较高精度测距工作,已在专业期刊发表6篇文章(见附录3至8). 尤其是2008年三,四月分别在ApJ和A&A快讯发表的 对两对超新星 遗迹/脉冲星 成协系 统测距工作(附录5,6),解决了长期以来引起天文学家们广泛争议的 一个问题,即因这两对系 统距离误定而导致相关联脉冲星 有异常光度的 困惑。他们的 这两个工作完全改写了前面由它国科学家发表的 两篇高引用文章的 主要结果。这两个工作已有包括发表在《Science》和《天文学和天体物理年度综述》等期刊上的 18篇SCI文章引用(独立他引13篇)。他们这一方法也已为同行采用并在ApJ刊物发文

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责任编辑:linq

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