近期，中國科學(xué)院上海天文臺聯(lián)合云南大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在對超新星遺跡的研究上獲得重要進(jìn)展，研究成果揭示了超新星遺跡RCW 103在伽馬射線能段上的觀測特征，不僅更新了2014年的觀測結(jié)果，還揭示了該超新星遺跡伽馬射線輻射特性的新發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)與強(qiáng)子起源的預(yù)期相符合，這對于理解超新星遺跡的粒子加速和輻射機(jī)制具有重要的意義。這項(xiàng)成果以“Revisiting γ-Ray Emission of the Supernova Remnant RCW 103”為題發(fā)表在天文國際期刊《天體物理學(xué)雜志》上。
 

　　當(dāng)大質(zhì)量恒星步入生命的尾聲，其核心燃料耗盡，無法再支撐起龐大的外層結(jié)構(gòu)，恒星會塌縮并爆發(fā)成超新星，這一過程中，恒星會瞬間向星際空間釋放出大量的能量與物質(zhì)，這些物質(zhì)向外擴(kuò)張，與周圍的星際介質(zhì)發(fā)生碰撞，進(jìn)而形成超新星遺跡。自2008年以來，得益于費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡(Fermi)的觀測能力，越來越多的超新星遺跡在GeV能段被探測到，為我們提供了研究粒子如何在超新星爆炸產(chǎn)生的激波中被加速的重要線索。關(guān)于超新星遺跡的伽馬射線輻射機(jī)制，目前主要有兩種模型：強(qiáng)子模型和輕子模型。強(qiáng)子模型認(rèn)為宇宙線粒子在激波中被加速后，通過質(zhì)子質(zhì)子碰撞等強(qiáng)子過程發(fā)射伽馬射線。輕子模型則側(cè)重于電子在激波過程中的加速和輻射過程，電子在加速后，可以通過同步輻射和逆康普頓散射等輕子過程發(fā)射伽馬射線。要準(zhǔn)確甄別超新星遺跡的伽馬射線輻射機(jī)制，仍然是一個亟待解決的核心問題，關(guān)聯(lián)到宇宙線粒子在星際空間中的產(chǎn)生和加速機(jī)制，對研究河內(nèi)宇宙線粒子的起源和演化規(guī)律有重要的意義。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)利用最新的Fermi伽馬射線源目錄，對RCW 103長達(dá)15年以上的伽馬射線觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面而細(xì)致的分析。研究結(jié)果顯示RCW 103的伽馬射線輻射呈現(xiàn)為清晰的點(diǎn)源，而非2014年報告的擴(kuò)展源。其次，該點(diǎn)源輻射的誤差圓區(qū)域精確的與RCW 103南部邊緣相吻合，這里恰好是該超新星遺跡最為耀眼的區(qū)域(見圖示)，多能段觀測結(jié)果也表明該遺跡與南部邊緣鄰近的分子云之間存在著相互作用跡象，它們在與周圍星際介質(zhì)相互作用的過程中產(chǎn)生了伽馬射線輻射。這一位置上的高度一致性強(qiáng)烈暗示了伽馬射線輻射的強(qiáng)子起源，這一發(fā)現(xiàn)為理解超新星遺跡中高能粒子的加速與輻射機(jī)制提供了重要線索。?
 

　　左圖為>5 GeV能段伽馬射線輻射的TS圖(TS大致相當(dāng)于顯著性的平方)，藍(lán)色小圓圈為RCW 103在射電能段的擴(kuò)展度(同右圖藍(lán)色圓圈)，藍(lán)色十字為RCW 103在射電能段的最亮點(diǎn)(同右圖藍(lán)色十字)，其它十字及圓圈標(biāo)注了周圍天區(qū)中的其它伽馬射線點(diǎn)源和擴(kuò)展源，它們的輻射已經(jīng)從圖中被減掉；右圖為射電天圖，白色實(shí)線及虛線圓圈為伽馬射線點(diǎn)源的1σ及2σ誤差圓，誤差圓的中心為最佳定位位置