费米任务创造了伽马射线天空14年的时间推移

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费米任务创造了伽马射线天空14年的时间推移。信用:美国国家航空航天局

（）据SLAC国家加速器实验室：宇宙在一部全天延时电影中栩栩如生，这部电影是由美国国家航空航天局费米伽马射线太空望远镜获得的14年数据制作而成的。我们的太阳，偶尔闪耀成日珥，在银河系内外高能源的背景下，平静地在天空中描绘出一条轨迹。

“银河系明亮、稳定的伽马射线辉光被遥远星系核心的超大质量黑洞提供动力的近光速喷流的强烈、长达数天的耀斑所打断，”加利福尼亚州门洛帕克SLAC国家加速器实验室的高级科学家塞思·迪格尔说，他创作了这些图像。“这些戏剧性的爆发可以出现在天空的任何地方，发生在数百万到数十亿年前，当我们观看时，它们的光刚刚到达费米。”

伽马射线是光的最高能量形式。这部电影展示了费米大面积望远镜(LAT)在2008年8月至2022年8月期间探测到的能量超过2亿电子伏特的伽马射线的强度。相比之下，可见光的能量在2到3电子伏特之间。较亮的颜色标志着更强的伽马射线源的位置。

“在这部电影中，首先映入你眼帘的是一个稳定地在屏幕上形成弧形的信号源。这是我们的太阳，它的明显运动反映了地球每年围绕它的轨道运动，”费米项目副科学家朱迪·拉库辛说，她在马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心讲述了这部电影的旅程。

大多数时候，LAT微弱地探测到太阳，这要归功于被称为宇宙射线的加速粒子——以接近光速行进的原子核。当它们撞击到太阳的气体甚至它发出的光线时，就会产生伽马射线。然而，有时太阳会突然变亮，这是由于称为太阳耀斑的强大爆发，这可以短暂地使我们的恒星成为天空中最亮的伽马射线源之一。

这部电影从两个不同的角度展示了天空。矩形视图显示了整个天空，银河系的中心位于中间。这突出了银河系的中心平面，它发出伽马射线，这是宇宙射线撞击星际气体和星光产生的。它还夹杂着许多其他来源，包括中子星和超新星遗迹。在这个中央带的上方和下方，我们正望向银河系之外更广阔的宇宙，那里布满了明亮、快速变化的光源。

其中大部分实际上是遥远的星系，在以我们星系的北极和南极为中心的不同视角下可以更好地看到它们。这些星系中的每一个都被称为blazars，拥有一个质量为一百万个或更多太阳的中央黑洞。

不知何故，黑洞产生了速度极快的物质喷流，通过blazars，我们几乎可以直接看到其中一个喷流，这一视图增强了它们的亮度和可变性。

“这些变化告诉我们，这些喷气式飞机的某些方面已经发生了变化，”拉库辛说。“当有趣的事情发生时，我们定期观察这些光源，并提醒太空和地面上的其他望远镜。我们必须在这些耀斑消失之前迅速捕捉到它们，我们收集的观测数据越多，我们就能更好地理解这些事件。”

费米在不断增长的任务网络中发挥着关键作用，这些任务共同努力捕捉宇宙中的这些变化。

许多这样的星系都非常遥远。例如，来自被称为4C +21.35的blazar的光已经传播了46亿年，这意味着我们今天看到的耀斑实际上是在我们的太阳和太阳系开始形成时发生的。其他明亮的黑洞距离我们两倍以上，它们一起提供了整个宇宙时间中黑洞活动的惊人快照。

在延时摄影中没有看到费米研究的许多短期事件，如伽马射线爆发，最强大的宇宙爆炸。这是为了锐化图像而连续几天处理数据的结果。

LAT的概念是在SLAC发明的，仪器是在SLAC组装和测试的，该公司还负责电子和飞行软件，SLAC继续每天数次处理新下载的数据。

费米伽马射线太空望远镜是由戈达德管理的天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的，法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴做出了重要贡献。