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千呼万唤始出来，IXPE揭开超新星爆炸和宇宙射线起源的神秘面纱
恒星爆炸将深空宇宙射线提升至接近光速
根据最新一项研究表明，超新星残骸SN 1006能作为宇宙射线加速器
SN 1006的复合x射线图像,使用来自IXPE和Chandra X射线天文台的数据。来自IXPE的偏振数据在左上角显示为紫色。白线表示磁场的方向；
（图像来源：X射线：NASA/CXC/SAO (Chandra)；NASA/MSFC/南京大学/P.Zhou等人(IXPE)；IR：NASA/JPL/CalTech/Spitzer；图像处理：NASA/ CXC/SAO/J.Schmidt。由Space.com裁剪。）
新型 X 射线望远镜展示了恒星爆炸冲击波如何对准强大的磁场，从而将原子碎片加速到接近光速。
这一发现是在一颗名为 SN 1006 的超新星或恒星爆炸的遗迹中发现的。美国宇航局和意大利航天局的成像 X 射线偏振探测器 (IXPE) 对它进行了详细检查。2021年12月发射的太空望远镜测量到这颗超新星的高能X射线。
这个遗迹是Ia型超新星的残留物。当两颗白矮星或旧星核碰撞时，或者当一颗白矮星从伴星中积累过多质量时，这种类型就会产生爆炸。
1006年产生的SN 1006爆炸发生在如今国际天文学联合会称之为天狼星的位置。远至阿拉伯世界，以及现在的中国、欧洲和日本，都看到了此般景象。这颗超新星被认为是自有记载以来最亮的一颗。根据古代记录，这颗超新星距离我们6500光年，非常明亮，三年内肉眼都能够在夜空中看见。
IXPE表明，X射线是偏振的，即X射线光子在特定方向振荡或振动，这是由于在膨胀的超新星气体和尘埃遗迹中以某种方式定向的磁场所致。
中国江苏南京大学的首席研究员周平在10月26日NASA的一份声明中表明: “现在我们可以看到 SN 1006 的磁场是动荡的，但也呈现出有组织的方向。”
艺术家对太空IXPE观测站的描绘（图像来源：NASA）了解超新星遗迹中磁场的顺序和方向至关重要，因为这些遗迹被认为是至少一些宇宙射线的起源。这些射线是带电粒子，例如质子、电子和一些离子，它们被超新星中的强烈磁场加速至接近光速。
许多科学家猜测宇宙射线来源于超新星，但其精确的来源很难查明。NASA官员在声明中补充道，过去对SN 1006的观测表明，像它这样的超新星遗迹可能充当粒子加速器，而周围的星云（或气体云）可能是宇宙射线的起源地。
IXPE 当前的发现表明，超新星中的磁场是对齐的，因此磁场指向远离超新星爆炸源的方向。IXPE 研究的另外两颗超新星遗迹——仙后座 A（其光线在17世纪60年代到达地球）和丹麦天文学家第谷·布拉赫于 1572 年发现的超新星遗迹
然而，来自SN 1006的X射线偏振程度显著增强，为磁场现象提供了比研究中考虑的其他两颗超新星更具说服力的证据。
该项调查的合著者、香港大学的杨奕贞表示：“从我们的光谱偏振分析中获得的偏振特性与其他方法和X射线天文台的结果非常吻合。”
研究发现，当超新星冲击波穿过超新星周围的气体和尘埃传播时，磁场会与冲击波的方向一致。带电粒子被冲击波扫起，被困在磁场线中并被加速。
然后，这些宇宙射线穿过太空，突破太阳系周围受太阳风或从太阳流出的带电粒子吹动的太阳影响区域（日光层气泡）。
接下来，射线到达地球，在旅程的最后一段路程中，它们撞击大气分子。每次碰撞都会导致分子在短寿命μ介子的大气簇射中破碎，这些μ介子是“子粒子”（分子分解后的衰变产物）。μ介子在闪光中迅速衰变，然后被宇宙射线探测器捕获，采集几个世纪前死亡恒星的回声。
相关知识
超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可能持续几周至几个月甚至几年才会逐渐衰减。而在此期间，一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当。
BY:Keith Cooper
FY:baa
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