軌道上的費(fèi)米伽瑪射線空間望遠(yuǎn)鏡的藝術(shù)概念圖。(圖片來(lái)源:美國(guó)國(guó)家航空航天局)

2008年8月4日，費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始了全面的科學(xué)運(yùn)作，憑借高能光束掃描整個(gè)天空。過(guò)去的13年里，費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了整個(gè)宇宙中一些最具能量和罕見(jiàn)的事件，從太陽(yáng)上肆虐的耀斑到從我們的星系中噴發(fā)出的巨大等離子泡。以下是這臺(tái)令人印象深刻的望遠(yuǎn)鏡的五個(gè)高光時(shí)刻。

相關(guān)圖片來(lái)自美國(guó)宇航局的費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡

5)巨蟹星云

巨蟹星云的哈勃可見(jiàn)光圖像與全天伽馬射線圖相襯，顯示了星云的位置(準(zhǔn)星處)。(圖片來(lái)源:美國(guó)國(guó)家航空航天局)

公元1054年，早期的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天空中出現(xiàn)了一顆新的明亮的恒星，他們既高興又害怕。他們見(jiàn)證了一顆超新星，一顆大質(zhì)量恒星的消亡。如今，在金牛座的同一塊天空中，坐落著巨蟹星云，它曾經(jīng)是一顆巨大的恒星，如今已經(jīng)扭曲破敗不堪。

望遠(yuǎn)鏡的背景中可以看到巨蟹星云，但它并不是那么令人印象深刻——只是一個(gè)微弱的、模糊的斑塊，隱約地像一只螃蟹(如果你瞇起眼睛看的話)。

但伽馬射線揭示了這個(gè)千年星云中大量的“高能刺激”。費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了多個(gè)“超耀斑”，即短暫的強(qiáng)烈伽馬射線爆發(fā)，來(lái)自這個(gè)星云。天文學(xué)家懷疑，脈沖星，即死亡恒星快速旋轉(zhuǎn)的核心，使亞原子粒子產(chǎn)生超高能量，然后撞擊周圍的物體，產(chǎn)生伽馬射線爆發(fā)。

4)最短的伽馬射線爆發(fā)

事實(shí)上，費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)成為觀測(cè)伽馬射線暴(grb)的首選科學(xué)儀器。短暫而強(qiáng)烈的伽馬射線閃光來(lái)自天空各處，這表明它們中的大多數(shù)來(lái)自銀河系之外。這包括2008年發(fā)生在Bo?tes星座方向的伽馬射線暴GRB 081102B。GRB 081102B是有記錄以來(lái)最短的伽馬射線暴，只持續(xù)了十分之一秒。通常，宇宙級(jí)別的事件需要數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間才能結(jié)束，但這種極端的災(zāi)難在不到一眨眼的時(shí)間內(nèi)就結(jié)束了。

3)全天地圖

美國(guó)宇航局的費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的整個(gè)天空的能量是可見(jiàn)光的數(shù)十億到萬(wàn)億倍。(圖片來(lái)源:NASA/DOE/費(fèi)米LAT協(xié)作)

費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡擁有得天獨(dú)厚的地位:因?yàn)樗能壍涝诘厍蛏戏?，它可以輕松地反復(fù)掃描整個(gè)天空。這使得天文學(xué)家不僅能捕捉到一次性的高能事件，還能對(duì)來(lái)自我們周圍的伽馬射線的總體強(qiáng)度有所了解。

每隔幾年更新一次的費(fèi)米全天空?qǐng)D就是一個(gè)例子。這張全天地圖顯示，我們的星系是一個(gè)非常強(qiáng)的伽馬射線發(fā)射器，當(dāng)宇宙射線——微小的高能粒子——撞擊到恒星之間的氣體時(shí)產(chǎn)生了伽馬射線。這張地圖還揭示了銀河系中產(chǎn)生伽馬射線的恒星形成區(qū)域，以及銀河系外的單個(gè)源。

2)費(fèi)米氣泡

這張NASA的圖片顯示了巨大的伽馬射線費(fèi)米泡高聳在銀河系中。(圖片來(lái)源:NASA戈達(dá)德)

費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)巨大的羽流從銀河系核心的兩端延伸出來(lái)。這些巨大的區(qū)域被稱為費(fèi)米泡泡，延伸了大約25000光年，幾乎和星系本身的大小一樣大。

天文學(xué)家仍然不確定是什么照亮了這些氣泡，并導(dǎo)致它們釋放出如此多的伽馬射線輻射。在過(guò)去的幾百萬(wàn)年里，銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞可能經(jīng)歷了一個(gè)激烈的進(jìn)食階段。對(duì)其他星系的觀察告訴我們，當(dāng)黑洞吞噬時(shí)，一些物質(zhì)會(huì)以又長(zhǎng)又薄的等離子噴射流的形式逃逸出去。也許像這樣的噴射使這些巨大的泡沫膨脹到今天。

1) 千禧星

2017年8月17日，“費(fèi)米”的任務(wù)進(jìn)行了9年多，自動(dòng)觀測(cè)程序注意到，距離地球1.44億光年的NGC 4993星系方向出現(xiàn)了伽馬射線爆發(fā)的跡象。在那之后的3秒內(nèi)，又發(fā)生了另一件事:探測(cè)到引力波經(jīng)過(guò)地球。引力波的來(lái)源來(lái)自天空中的同一個(gè)方向。

在幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，世界各地的天文學(xué)家將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了這個(gè)小星系，記錄了有史以來(lái)第一個(gè)已知的千禧星事件——兩顆中子星的合并。伽瑪射線和引力波的共同發(fā)現(xiàn)讓我們得以對(duì)這一罕見(jiàn)的過(guò)程進(jìn)行異常有力的觀察，此前這一過(guò)程只是假設(shè)。

這些觀察證實(shí)了許多事情:中子星確實(shí)會(huì)發(fā)生碰撞，當(dāng)它們發(fā)生碰撞時(shí)，它們的亮度大約是普通新星的1000倍，它們釋放出大量重元素，豐富了宇宙。伽瑪射線和引力波雖然傳播了1.44億年，但到達(dá)地球的時(shí)間差僅為3秒，這也證明了引力的傳播速度與光速相當(dāng)，這也鞏固了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的另一個(gè)方面。

BY: Paul Sutter

FY: 龍城D哥

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