按日存檔:2017-03-06

中國天文學家提出檢驗3.5 keV發射線軸子轉化起源假說的方法

畫家構思的軸子與漩渦星系磁場相互作用
國家天文台鞏岩研究員、陳學雷研究員以及清華大學馮驊教授首次提出可利用3.5 keV發射線光子的極化方向來檢驗其軸子(axion)轉化起源的假說。此研究結果將有助於解開3.5 keV發射線的起源問題,同時可以幫助確認軸子的存在。

最近的X射線觀測顯示,在一些星系團、漩渦星系甚至銀河系中心,可能存在一條能量為3.5 keV左右的微弱發射線。此發射線有可能是還未確認的某種原子發射線,但科學家們認為其很可能是由暗物質衰變產生的。進一步的觀測和理論研究表明,暗物質直接衰變成3.5 keV光子並不能很好的解釋此發射線的起源。一種更加符合觀測結果的理論認為,此發射線是由暗物質粒子衰變為軸子,而後軸子再與星系或星系團中的磁場相互作用,從而最終轉化為3.5 keV光子。如果此轉化機制能夠被確認,將為軸子這一假想粒子的存在提供強有力的支持,並對粒子物理學以及暗物質的研究都具有重要的意義。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《物理評論快報》

台灣天文學家用創新方法推導出無法直接測量橢圓軌道的雙星系統

圖中白色方框內的分岔螺旋特徵
台灣中央研究院天文及天文物理研究所金孝宣博士主導的國際團隊,以先進的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波射電望遠鏡陣列(簡稱ALMA),取得老年恆星飛馬座LL星(LL Pegasi)影像,並使用創新方法推導出其為橢圓軌道的雙星系統,首度突破雙星系統因軌道週期太長而無法直接測量軌道形狀的天文難題。

金孝宣博士表示:「看到天空中這種美麗的螺旋殼層(spiral-shell)影像,真的很興奮。我們的觀測極精細地呈現出飛馬座LL星外圍螺旋殼層的三維幾何結構,而該圖像中各種細節特徵,在我們的理論裡都能得到令人非常滿意的解釋。」

新的ALMA 影像所呈現的螺旋殼層狀圖案特徵,是飛馬座LL星不斷噴發的氣體物質所造成。飛馬座LL星距離地球約三千四百光年遠,體積比太陽大二百倍,正處於恆星演化晚期稱之為紅巨星的階段,而未來我們的太陽也會有類似命運。像飛馬座LL星這樣年老的恆星會噴發大量的恆星風,將其表層氣體與塵埃吹向星際空間中,成為恆星周圍的拱星(circumstellar)物質。七年前,哈勃太空望遠鏡曾為飛馬座LL星取得一張照片,此後,飛馬座LL星因周圍出現前所未聞、幾近完美的螺旋圖案而大為知名。過去幾年當中的天文研究顯示,年老的恆星若有伴星,雙星系統以圓形軌道繞行並交互作用,周圍的拱星氣體便會顯現此螺旋特徵。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然天文學》期刊