天體物理學家解開空曠天空伽馬射線之謎

澳洲國立大學的研究團隊證實，恆星形成星系是產生伽馬射線的來源，這個重要的里程碑，解開了自1960年代以來，天文學家一直試圖破解的宇宙之謎。

到目前為止，我們還不清楚在看似空曠的天空之中，是什麼產生了伽馬射線。這個在宇宙中能量最高的光形式之一。而這個發現將有助於提供線索，幫助天文學家解開宇宙間的其它謎團，例如找出構成暗物質的粒子類型。

研究人員表示，在宇宙中看到的大量伽馬射線，有兩個明顯的來源，一是當氣體落入星系中心的超質量黑洞時產生，即活躍星系核（active galactic nucleus）；而另一種則和星系盤中恆星的形成有關。我們模擬宇宙中所有星系的伽馬射線發射，並將其結果與其它來源的預測進行比對，發現產生這種漫射伽馬射線輻射的來源來自恆星形成星系，而非活躍星系核過程。

研究團隊在了解這些速度非常接近光速的宇宙射線，是如何在恆星間的氣體移動之後，便能更準確地指出是什麼產生了這神秘的伽馬射線。宇宙射線之所以重要是因為當其與星際氣體碰撞時，會在恆星形成星系中產生大量的伽馬射線發射。美國太空總署哈勃太空望遠鏡和費米（Fermi）伽瑪射線太空望遠鏡是用來偵測伽瑪射線爆的關鍵，研究團隊從中分析了許多星系的資訊，如這些星系的恆星形成率、總質量、物理大小和與地球的距離等。

研究團隊表示其建立的模型還可以用於預測來自恆星形成星系的無線電波發射，而這可以幫助天文學家更加了解星系內部的結構，我們正在製作伽馬射線天空地圖，期望能為下一代的伽馬射線觀測望遠鏡，例如切倫科夫望遠鏡陣列（Cherenkov Telescope Array）提供更多的訊息，而這項新技術將有助於讓我們在伽馬射線觀測中，探測到比目前更多的恆星形成星系。

【圖：美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年9月15日出版的《自然》期刊 標題是：The diffuse γ-ray background is dominated by star-forming galaxies