Diffuse gamma-ray emission in the vicinity of open cluster Berkeley 87
利用费米数据，研究人员在伯克利 87 星团附近探测到延伸角为 0.36 度、光子指数为 2.68 的弥漫伽马射线辐射，鉴于该区域气体致密且恒星风强劲，其起源更倾向于强子过程。
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想象宇宙是一个巨大而繁忙的施工现场。通常，我们将恒星视为稳定的灯塔，但有些恒星更像是巨大的、咆哮的消防水龙，喷涌出超高速粒子流。本文聚焦于我们银河系中一个名为伯克利 87（Berkeley 87）的特定区域，它就像一个拥挤的公寓楼群，里面住满了这些“消防水龙”般的恒星。
以下是研究人员发现的简要说明：
1. 发光云之谜
18 年来，费米 - 大面积望远镜（Fermi-LAT，一种作为不可见光高科技夜视相机的空间望远镜）一直在监视这个区域。研究团队注意到一个奇怪的现象：在星团周围有一个微弱的、发光的“晕”，由高能伽马射线组成。它不仅仅是一个光点，而是一个模糊的、延伸的云团，横跨天空约 0.36 度（大约相当于伸直手臂时小拇指的宽度）。
2. “气体”社区
为了理解是什么造成了这种发光，科学家们观察了恒星周围的“空气”。他们结合了来自三张不同地图（CO、EBHIS 和 Planck）的数据，以查看该区域的气体。
- 结果：他们发现了大量的气体——约 21,600 倍太阳质量的气体被压缩在该区域内。
- 密度：这里极其拥挤。想象一个房间，空气中的粒子（质子）如此密集，以至于每个立方厘米中大约有 368 个质子。这比恒星之间通常的稀疏空间要致密得多。
3. 核心问题：光是什么？
当你在太空中看到发光云团时，通常有两个嫌疑人：
- 嫌疑人 A（轻子理论）：光来自电子（微小、轻质的粒子）与其他光波碰撞，就像弹球机一样。
- 嫌疑人 B（强子理论）：光来自重质子（像微型炮弹）撞击我们之前发现的厚密气体。当它们撞击时，会产生一种称为“π介子”的粒子，该粒子随后衰变为伽马射线。
裁决：科学家认为嫌疑人 B是赢家。由于气体如此致密，且恒星吹出如此强劲的风，这为重型质子撞击气体并产生这种发光提供了完美的条件。这就像在浓雾中发生的高速车祸；撞击产生了闪光。
4. 引擎室：恒星风
我们如何获得足够的能量来驱动这种撞击？
- 该星团包含至少 15 颗巨大的"O 型”恒星和一颗“沃尔夫 - 拉叶”恒星（一种超致密、超高温的恒星）。
- 这些恒星以每秒数千公里的速度吹出恒星风。
- 能量：这些风每秒泵出的总能量超过 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 尔格。
- 效率：即使只有极小一部分（0.01% 到 0.3%）的恒星风能量被转化为加速粒子的能量，也足以驱动我们看到的伽马射线发光。
5. 红鲱鱼：附近的脉冲星
附近有一颗名为PSR J2021+3651的“脉冲星”（一种旋转的中子星，如同宇宙灯塔）。它也是伽马射线的来源。研究人员必须非常小心，以确保伯克利 87 的发光不是脉冲星光线的溢出。
- 他们使用了一种“门控”技术（类似于频闪灯）来过滤掉脉冲星特有的闪光。
- 结论：即使在去除脉冲星信号后，星团的发光依然存在。星团是主要元凶，而非脉冲星。
总结
该论文得出结论：伯克利 87是一个宇宙粒子加速器。其内部巨大的恒星充当强大的引擎，喷出的风产生激波。这些激波将重质子撞击到围绕星团的厚密气体中，产生弥散的、发光的伽马射线晕。这是一个就在我们银河系后院运行的天然高能工厂。
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