NASA费米太空望远镜在动态伽马射线天空中捕捉到“宇宙烟花”

我们的眼睛看不见的宇宙烟花充满了夜空，之所以可以瞥见这个难以捉摸的灯光秀，这要归功于美国宇航局费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜（LAT），它观测天空中的伽马射线，这是能量最高的光形式。

动画显示了伽马射线天空在2022年2月至2023年2月一年的观测中的狂热活动。这些脉动的圆圈只是LAT在太空中近15年来所收集的1500多条光曲线中的一个子集--这些光曲线记录了光源的亮度如何变化。

由于一个国际天文学家团队的工作，这些数据现在可以在一个不断更新的互动资料库中公开获得。有关该资料库的论文于2023年3月15日发表在《天体物理学报》增刊系列上。

"我们受到研究星系的天文学家的启发，把这个数据库放在一起，并希望在很长的时间范围内比较可见光和伽马射线光曲线，"资料库的共同作者、阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的天体物理学家Daniel Kocevski说。"我们当时收到的请求是一次处理一个物体。现在，科学界可以获得整个目录的所有分析数据了。"

该动画仅使用了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜（LAT）一年的数据。每个物体的洋红色圆圈随着它的变亮而增加，随着它的变暗而缩小。黄色的圆圈代表太阳沿着它的年度路径穿过天空。该动画显示了LAT伽马射线记录的一个子集，现在有1500多个天体在一个新的、不断更新的资料库中。这些来源中90%以上是一种被称为耀变体系的星系，由超大质量黑洞的活动驱动。资料来源：美国宇航局马歇尔太空飞行中心/Daniel Kocevski

数据集中超过90%的来源是耀变体，即星系的中心区域，承载着活跃的超大质量黑洞，产生强大的粒子射流几乎直指地球。地面观测站，如美国国家科学基金会在南极洲的冰立方中微子观测站，有时可以探测到这些射流中产生的高能粒子。耀变体是多信使天文学的重要来源，科学家利用光、粒子和时空涟漪的组合来研究宇宙。

"2018年，天文学家首次宣布了对来自耀变体的伽马射线和一种叫做中微子的高能粒子的候选联合探测，这要感谢费米卫星和IceCube，"共同作者、马里兰大学巴尔的摩郡分校和马里兰州格林贝尔特的美国航空航天局戈达德太空飞行中心的天体物理学家Michela Negro说。"拥有历史上的光曲线数据库可以使人们对过去的事件有新的多信使见解。"

在动画中，每一帧代表三天的观测。每个物体的洋红色圆圈随着它的变亮而增长，随着它的变暗而缩小。有些天体在整个一年中都会有波动。贯穿天空中央的橘红色带子是我们银河系的中心平面，是一个稳定的伽马射线生产者。那里的颜色越浅，说明光芒越亮。黄色圆圈显示了太阳在天空中的明显年度轨迹。

处理完整的目录需要大约三个月的时间，或者超过400个计算机年的处理时间，分布在位于加州门洛帕克的SLAC国家加速器实验室的1000个计算机集群节点上。

费米的主要仪器LAT，每三小时扫描整个天空。它探测能量从2000万到超过3000亿电子伏特的伽马射线。作为比较，可见光的能量大多在2到3eV之间。