银河之心意想不到的跳动
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由钱德拉X射线天文台卫星所拍摄到的图像表明银河系中心超大质量黑洞（人马座A*）的周围存在辐射。同时，这张照片也显示出了该地区2000多个其他的以光点形式被看见的X射线源。
图解：人马座A*是银河系中心明亮且非常紧凑的天文射电源，是一个超大质量黑洞的位置，类似于大多数(虽然不是全部)螺旋和椭圆星系中心的大质量天体。图源：wikimedia.
在人马座方向，银河系中心距我们大约有27，000光年远。正如科学家们早些时候就知道的那样，银河系中心确实存在着一个被数百万颗恒星包围着的超大质量黑洞，所有这些恒星比我们太阳位置附近处的银河系外旋臂的恒星聚集得都更加紧密。
观测数据表明，在这密集区域的某处存在着一处强能量源——伽马射线源（天文学家们还在努力证实中）。这强大的能量源可能来自于一颗爆炸的恒星，也可能是一种神秘暗物质的标志。
在2004年初春的时候，两个伽马射线实验（美国的VERITAS项目以及日本和澳大利亚合作的CANGAROO工程）证实了伽马射线的来源。欧洲高能立体视觉系统（HESS）最近的侦测结果更是毫无疑问地表明了，有意想不到的伽马射线从银河系中心发出。
知晓这些发现后，VERITAS的首席研究员特雷弗·威克斯（Trevor Weekes）不由地说道：“这真有点让人惊讶啊。虽然银河系中心一直是个谜。”
这个推论有部分是基于这样的事实，即我们银河系的中心部分被银河系平面上的尘埃遮蔽，而太阳和大部分银河外星系行星的轨道正好在尘埃的遮蔽下。
这些尘埃吸收了大量的可见光，使人们几乎不可能看到银河系的中心。但其他形式的光，如伽马射线（能量最高的辐射类型），并不会受到影响。这就是科学家们研究伽马射线的原因之一——伽马射线能穿透尘埃到达我们的太阳系。
淋浴探测器
现在有三个天文台都在记录高能的伽马射线。来自英国德伦大学和是欧洲高能立体视觉系统（HESS）会员的保拉·查德威克（Paula Chadwick）也曾说道，伽马射线的能量是医院X射线辐射的10亿倍。
幸运的是这些高能光子在到达地表之前便会被上层大气吸收。因此，天文学家已经把这种吸收作为探测伽马射线一种的方式。
威克斯（Weekes）解释道：“在大约20公里处的高空，伽马射线会和空气分子相互作用，产生一对与伽马射线大致同方向的正负电子。”
正电子是电子的反物质。初始粒子与其他空气分子相撞后，会产生更多的电子-正电子对，这种级联形成了所谓的“空气簇射”。
一般来讲，由快速移动的淋浴粒子释放出的一道蓝色闪光，都是弱强度、高速度、肉眼看不到的。但像欧洲高能立体视觉系统（HESS）和其他设备这样的大型收集镜子，可以捕捉到淋浴的特征。
牛津大学理论学家丹尼尔·胡勃（Daniel Hooper）说：“从[闪光探测]中，可以辨别出入射伽马射线的方向和能量。“
黑洞喷流
通过记录来自同一方向的多样闪光，天文学家已经推断出在数百万光年之外的星系中有强能源存在。一光年是光在一年中传播的距离，约为60，000亿英里（100，000亿公里）。
这些伽马射线可能来自遥远星系中心一个超大质量黑洞喷出的喷流。
鉴于我们银河系有自己的几百万太阳质量的超大质量黑洞，这个黑洞也很可能有一股伽马射线喷流向我们喷射。
威克斯（Weekes）说：“这将是一个令人激动的结果，但我们现在还没有任何关于银河系中心喷流的确凿证据。”
现在还存在的一个问题是，黑洞的射电和X射线辐射很难与喷流假说相一致。
胡勃说：“坦白讲，没有人预料到[银河系中心的]黑洞会以这种方式加速粒子。”
尽管如此，仍有一些理论试图设想出黑洞在不扰乱其他约束的情况下产生必要的伽马射线的方法。
超新星遗迹
另一种可能是，伽马射线来源于银河系中心附近恒星的爆炸或超新星。
查德威克（Chadwick）说：“我们都知道，10，000年前曾有一颗巨大的超新星在这片区域爆炸。”
来自这样的恒星大灾难的能量会产生冲击波—一个由高能粒子组成的膨胀的气泡。因此，这些被称为“超新星遗迹”的天体，遍布着我们的银河系。
事实上，太空中最明亮的伽马射线源是蟹状星云，这是1054年一颗恒星爆炸后的超新星遗迹。蟹状星云的伽马射线亮度大约是银河系中心的20倍，但是银河系距离我们的距离大概是蟹状星云的四倍。
威克斯（Weekes）说，超新星残骸有各种不同的能量光谱，但来自银河系中心的光谱看起来跟来自于蟹状星云的光谱很相似。光谱是由光产生的颜色的彩虹，当它通过棱镜时，可以被分析出化学特征和其他关于光源的线索。
“这最保守的解释是，[银河系中心的光源]是超新星遗迹。”威克斯（Weekes）说道。
然而，欧洲高能立体视觉系统（HESS）的合作小组称，就像黑洞喷流一样，用伽马射线的测量来修正银河系中心超新星剩余物的x射线和无线电测量的方法是存在问题的。
暗物质的湮灭
另一种可能是，银河系中心的伽马射线是暗物质粒子相互碰撞和自毁产生的。天体物理学家已经证明，这未知的暗物质对于防止旋转星系分裂是必要的—就像引力胶可以防止粘土从旋转过度的陶轮上滑落一样。。
关于暗物质的一个流行理论涉及超对称 (SUSY)—粒子物理学标准模型（认为每个已知粒子都有一个超对称搭档）的扩展。虽然目前还没有探测到超新星的伴星，但从理论上讲，某些伴星可能就是暗物质。
如果我们相信这种情况，那么我们的银河系就在一巨大的超对称粒子团中游泳。胡勃（Hooper）解释说，这个粒子团中心的密度十分巨大，可能偶尔会使得超对称粒子在碰撞中相互湮灭。
这种湮灭会产生伽马射线。欧洲高能立体视觉系统（HESS）从银河系中心探测到的光谱表明，有一个质量是质子12,000倍的超对称粒子。这质量的大小可能会让支持超对称理论的学者感到不舒服。
胡勃（Hooper）说：“要让超对称粒子达到如此高的质量，则需要对其他参数进行微调，达到一种非常微妙的平衡。”
但胡勃(Hooper)并没有完全排除暗物质湮灭的可能性。
胡勃(Hooper)说：“它可能是我们没有想到过的事情。”同时，他也指出：“它必须是一种非常奇特的东西，而超对称性并没有那么奇特。”
胡勃(Hooper)强调，即使伽马射线并不来自于湮灭，“暗物质的存在也是毋庸置疑的。”
最终的解决方案
要减少伽马射线产因猜测的版本就需要更多数据的支持。由于空气簇射探测器必须看到蓝色闪光，所以它们只能在无月之夜工作。根据威克斯（Weekes）的说法，每分钟只有几条伽马射线能从银河系中心到达侦测处。要收集到足够的能获得清晰信号的闪光还需要更多的时间。
位于非洲西南部的纳米比亚的欧洲高能立体视觉系统（HESS），在2003年夏天，只有两台望远镜时，便观测到了银河系的中心。现在该设备正配备着四台望远镜。增加的设备将能助力伽马射线来源的确切分辨。
胡勃(Hooper)说：“问题一直都在向前发展，现在的发现还只是冰山一角而已—我们预计未来的几年将会取得稳步向前的进展。”
BY: Michael Schirber
FY:玖贰
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关键词： 揭秘银河系中心伽马射线源的产生 究竟是怎样的
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