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脉冲星、黑洞和暗物质,天哪!

探索费米伽马射线空间望远镜(GLAST)揭开伽马射线暴和暗物质奥秘的任务。

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宇宙的遥远之处存在着一些奇怪的东西,人类只偶尔瞥见过它们,或者我们只能猜测它们的存在。但如果明天一切顺利,能够将这台耗资 6.9 亿美元的轨道望远镜发射升空,天体物理学家们希望能在下周某个时候将望远镜瞄准这些黑暗的角落。

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费米伽马射线空间望远镜(GLAST)已获准发射,它将扫描天空寻找伽马射线,这是电磁频谱中能量最高的一种辐射,然后尝试确定其来源。届时,事情将变得非常奇特而美妙。

研究人员预计将探测到来自脉冲星的伽马射线,脉冲星是一种密度极高的中子星,它会旋转,并周期性地向地球发出辐射束,就像灯塔的光束一样。他们还将寻找伽马射线暴,伽马射线暴最早是在 20 世纪 60 年代被发现的,当时美国科学家正在利用卫星寻找苏联核试验的迹象;结果,他们却发现了来自太空的奇怪辐射爆发。

时至今日,[伽马射线暴] 仍然是现代天文学最大的谜团之一。尽管持续时间仅为几毫秒到几分钟,但它们是已知最亮的伽马射线现象,其亮度超过了所有其他伽马射线源的总和。NASA 戈达德太空飞行中心 GLAST 项目副首席科学家 Neil Gehrels 表示:“单个[伽马射线暴]可以在几秒钟内释放出我们太阳在其 100 亿年寿命中将辐射的总能量。” [ NASA ]。

天体物理学家认为伽马射线暴有几种来源,都非常剧烈。较小的爆发可能来自两颗中子星的合并,而较大的爆发可能是在一颗大质量恒星在其生命末期坍缩成黑洞时产生的,从而将冲击波传播到整个宇宙。

研究人员甚至更深入地探索未知的领域,希望更好地理解暗物质——这种被认为构成宇宙中 70% 物质的神秘物质。没有人直接见过它。它的存在最初是通过它对星系的引力效应推断出来的:没有暗物质,星系就会分崩离析。

暗物质的主要候选者被认为属于一类被称为 WIMP(弱相互作用大质量粒子)的粒子。理论预测,当两个这样的粒子相遇时,它们会相互湮灭,产生一次能量爆发,可作为伽马射线被探测到。伽马射线携带的能量使物理学家能够计算 WIMP 的质量。暗物质候选者的质量范围将产生 GLAST 设计用于探测的伽马射线 [ Christian Science Monitor ]。

GLAST 望远镜是天体物理学家和粒子物理学家的心血结晶,他们都对宇宙粒子的奇异行为感兴趣;该项目是 NASA、美国能源部以及许多国际伙伴之间合作的成果。

由于将运送其进入轨道的德尔塔 II 号火箭出现问题,发射已被推迟数次,但 NASA 表示,明天从肯尼迪航天中心成功起飞的可能性很大,目前唯一的不确定因素是天气。该任务预计将持续五年,但如果运气好的话,可能会持续更长时间。

图片:NASA/Jim Grossmann

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