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美国宇航局的费米特派团展示了幸福的好事

2021-08-19 11:50:11来源:

2017年9月22日,南极的ICecube Neverrino天文台在此图中表示,通过冰下的传感器串,检测到似乎来自深空的高能量中性。美国宇航局的费米Gamma-ray太空望远镜(左侧)将源极定为一个大约40亿光年的星系上的超大自主黑洞。它是来自银河系外部识别的第一个高能量中性源。学分:索诺玛州立大学的NASA / Fermi和Aurore Simonnet

2017年,美国宇航局的费米伽玛射线空间望远镜在两个重要的突破中起到了关键作用,只有五周的时间。但是,似乎是非凡的好运,真的是研究,分析,准备和发展的产品,延长了一个多世纪。

2017年8月17日,Fermi检测到从引力源头看来的第一盏灯 - 在这个事件中,在这个事件中产生的时空涟漪,由两个超级中子恒星的合并。只需五个星期后,国家科学基金会(NSF)中发现的单一高能粒子(NSF)ICecube NeameRino天文台被追溯到一个由Fermi观察到的伽马射线闪耀的遥远的星系。

“为千年来,光线是我们唯一的宇宙信息的唯一来源,”加泰纳·马里兰州Greenbelt的戈达德太空飞行中心的Fermi Project Scient Centre in Fermi Project Scient Centre。“最近的发现连接光线,我们最着名的宇宙快递员,以引力波和粒子,如中微子 - 新的信使提供我们刚刚开始探索的不同类型的信息。”


探索以引力波,伽马射线和中微子的传统进步多个世纪以来的科学进步有助于带来多国天文的时代。学分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

深根

这些发现的起源在很久以前就延伸回尖端的研究,因为为1887年。这就是物理学家艾伯特迈克尔森和爱德华·莫利进行了一种试验,以检测称为亚太乙醚的物质,这被假定为允许光波穿过空间的介质。随着他们的实验表明和许多已经确认,亚太透明度不存在。但是,否定结果被证明是阿尔伯特爱因斯坦1905年特殊的相对论理论的启示之一。他在1915年将其推广到一个完整的重力理论,预测引力波的存在。

一个世纪之后,于2015年9月14日,NSF的激光干涉仪引力波观测台(Ligo)首次检测到这些时空振动,因为来自两个黑洞的合并到达地球的波浪。介于之间的稳定进步,包括激光,改进的仪器和越来越强大的计算机和软件。

“就像发明了探测器技术已经达到了几十年,那么对分析和解释了多国人观察的理论和计算框架也是如此,”NASA在阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心的Ligo Research Group的主要调查员Tyson Littenberg说。“我们经历了无数模拟,以测试新的想法和改进现有算法,以便我们准备好充分利用第一个观察,基础研发工作仍在继续。”

直到2005年,甚至可能详细模拟一对轨道黑洞聚结时会发生什么。当戈达德和德克萨斯大学在布朗斯维尔的独立团队独立开发了克服所有以前的障碍的新计算方法时,突破了。准确地理解引力波信号是演进技术,设计用于快速检测和表征的技术的一个重要步骤。


2017年8月17日,来自中子星合并的引力波产生了由激光干涉仪重力波观测台(Ligo)检测的信号。该视频中的声音表示与通过Hanford,华盛顿州Hanford探测器的波浪引起的混合伸展和挤压频率相同的频率。只需1.7秒后,通过NASA的费米伽马射线空间望远镜看到了一段简短的伽马射线 - 由平局所示。学分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心,卡特赫/麻省理工学院/利戈实验室

“另一个基本的发展是高度优化的分析管道和信息技术基础设施,可以比较与数据的理论模型,认识到信号的存在,计算天空上的源的位置并以其余的方式格式化信息在天文社区可以使用中,“泰铢·博士博士计划研究员(NASA Prodoctoral Program Clow)和Jordan Camp领导的Loddard的Ligo研究小组成员。

天文学家需要尽快了解短暂的事件,因此他们可以在太空和地面上携带各种望远镜。1993年,戈达德和马歇尔的科学家开始开发一种自动化系统,用于分配伽马射线爆发(GRBS)的位置 - 远处,强大的爆炸,通常实时持续一分钟或更短的时间或更少 - 到世界各地的天文学家。位于戈达德和由主要调查员Scott Barthelmy领导的LED,伽马射线坐标网络/瞬态天文网络现在分配了许多太空任务的警报,以及Ligo和Icecube等地面仪器。

鬼粒子

Neutrinos的历史线程始于法国物理学家Henri Bequerel,他的1895年发现放射性。1930年,在研究称为β腐烂的放射性过程之后,Wolfang Pauli建议它可能涉及一个新的亚基颗粒,后来被称为中微子。我们现在了解中微子拥有很少的质量,几乎快速地旅行到光线上,有三个品种,是宇宙中最丰富的颗粒之一。但是因为他们不容易与其他物质互动,所以在1956年之前没有发现没有发现。

1912年,Victor Hess发现,带电粒子现在称为宇宙射线,不断从每个方向进入地球的大气,这意味着空间充满了它们。当宇宙射线撞击空气分子时,碰撞产生颗粒淋浴 - 包括中微子 - 通过大气下雨。寻找天文中微子源意味着将实验放置在地下,减少宇宙射线的干扰,构建非常大的探测器,梳理出宣传中微子的弱信号。

由于使用100,000加仑的干洗液在南达科他金矿深处使用100,000加仑的干洗液,首先于1968年检测到Sun核心内的核反应产生的中微子。发现下一个天文中微子源将再次服用19年。Supernova 1987a是一家附近的星系中的恒星爆炸,仍然是400多年来最聪明,最近的超新星,是第一个在爆炸前图像中识别原始明星的爆炸。理论家预计中微子,它比光更容易逃脱坍塌的明星,这将是来自新超新星的第一个信号。1987年之前的几个小时的可见光到达地球,日本的实验,美国和俄罗斯检测到了一个中微子的简短爆发,使超新星成为超太阳系中识别的中微子的第一个来源。

“如果这些实验没有人在当时运行,则中微子信号将通过不受伤的方式通过,”ICecube的主要调查员Francis Halzen说,这是基本上是一个中微子望远镜在南极的立方公里上建造。“不足以开发技术,精炼理论或甚至构建探测器。我们需要尽可能频繁地进行观察,因为我们可以获得最佳机会,捕获简短,珍稀,科学有趣的事件。Fermi和iceCube都连续运营,不间断地观察天空。“

淡淡的神奇

第三个历史螺纹属于伽马射线,最高能量的光线形式,由法国物理学家保罗瓦公司于1900年发现。当一个足够的能量的伽马射线与物质相互作用时,它通过立即转化为粒子 - 电子及其反物质对应,提供了Einstein最着名的等式,E = MC2的完美演示 - 电子及其反物质对应。相反,将电子和正电子碰撞,伽马射线结果。

NASA的Explorer 11卫星在1961年推出,检测到空间中的第一个伽马光线。1963年,美国空军开始推出一系列卫星作为项目Vela的一部分。这些越来越复杂的卫星旨在验证是否符合禁止核武器在空间或大气中测试的国际条约。但从1967年7月开始,科学家们意识到Vela卫星正在看到与武器测试显然无关的简短伽玛射线事件。

这些爆炸是GRBS,现在已知一个完全新的现象,标志着某些类型的大规模恒星或轨道中子恒星的合并的死亡。美国宇航局进一步探索了康普顿伽玛射线天文台的伽马射线天空,该天文台于1991年至2000年运营,录制了数千个GRB。从1997年开始,Italian-Dutch BepoSax卫星的批判性观察证明Grbs位于我们的银河系之外。康普顿于2004年由美国宇航局的尼尔Gehrels Swift天文台成功,2008年的费米,继续探索高能量天空,并在利骋和iceCube警报中跟进。

“在观察领域,在1854年讲座中,机会只有准备准备的思想,”路易斯巴斯德尔,法国化学家和微生物学家。由几十年的科学发现和技术创新支持,多国情天文的蓬勃发展领域越来越多地为下一个运气准备。

NASA的费米伽马射线太空望远镜是与美国能源部合作开发的天体物理学和粒子物理学合作伙伴,法国,德国,意大利,日本,瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。