费米首次进行引力透镜的伽马射线测量

这张哈勃引力透镜B0218 + 357的图像显示了两个明亮的光源，相隔约三分之一弧秒，每个光源都是背景blazar的图像。也可以看到属于透镜星系的旋臂。B0218 + 357具有目前已知的最小的镜头图像分离。图像

研究人员使用NASA的费米天文台进行了引力透镜的首次伽马射线测量，为研究提供了新途径，并提供了探测超大质量黑洞附近发射区域的新方法。

一个国际天文学家团队使用NASA的费米天文台进行了首次重力透镜的伽马射线测量，这是一种自然望远镜，是一种罕见的宇宙对准，它使大质量物体的引力弯曲并放大来自更遥远的来源。

这一成就为研究开辟了新途径，包括探测超大质量黑洞附近发射区域的新颖方法。利用费米伽马射线太空望远镜的数据，甚至可能找到其他重力透镜。

这部电影说明了称为B0218 + 357的重力透镜系统的组件。与背景爆炸物不同的视线会导致两幅图像显示出稍有不同的爆发时间。NASA的费米（Fermi）对镜头系统中的这种延迟进行了首次伽马射线测量。图像

“我们在费米发射后的几年内就开始考虑进行这项观测，而所有这些观测结果最终都在2012年年底合并在一起，”美国海军研究实验室的天体物理学家，研究发现的首席科学家Teddy Cheung说。华盛顿。

2012年9月，费米的大面积望远镜（LAT）从一个名为B0218 + 357的源中探测到一系列明亮的伽马射线耀斑，该源位于距地球43.5亿光年，朝着名为Triangulum的星座的方向。在已知的引力透镜系统中，这些强大的耀斑为进行透镜测量提供了关键。

天文学家将B0218 + 357归类为blazar-一种活跃的星系，以其强烈的发射和不可预测的行为而著称。布拉扎尔的心脏是一个巨大的黑洞，其质量是太阳的数百万至数十亿倍。当物质向黑洞旋转时，其中一些粒子以接近光速的相反方向行进时向外爆炸。

突发事件的极高亮度和可变性来自偶然的方向，使一架射流几乎直接与地球成一直线。天文学家有效地俯视了射流的枪管，这大大提高了它的视在发射。

从B0218 + 357发出的光到达我们之前很久，它直接穿过一个面朝上的螺旋星系-一个非常类似于我们的螺旋星系-距离我们约有40亿光年。

在活跃星系的心脏中，朝着超大质量黑洞坠落的物质产生了以光速行进的粒子射流。对于被分类为“大爆炸”的活跃星系，这些喷射流之一几乎直接射向地球。图像

星系的引力使光线转向不同的路径，因此天文学家将背景blazar视为双重图像。它们之间只有三分之一秒（小于0.0001度）的弧度，B0218 + 357图像保持了已知透镜系统中最小间隔的记录。

虽然射电和光学望远镜可以分辨和监视单个的Blazar图像，但Fermi的LAT不能。相反，费米团队利用了“延迟播放”效果。

美国宇航局艾姆斯研究中心天体物理学家杰夫·斯卡格尔说：“一个光路比另一个光路稍长，因此当我们在一个图像中检测到耀斑时，我们可以在几天后又在另一个图像中重放时设法捕捉到它们。”加利福尼亚州莫菲特菲尔德（Moffett Field）。

2012年9月，大爆炸的爆发使它成为我们银河系之外最明亮的伽玛射线源，张翔意识到这是一个千载难逢的机会。从9月24日到10月1日，他被授予LAT机会目标观察时间一周，以搜寻延迟的耀斑。

在马里兰州国家港口举行的美国天文学会会议上，Cheung说，研究小组发现了三发耀斑，回放延迟为11.46天，其中最有力的证据是在为期一周的LAT观测中捕获到的一系列耀斑中发现的。

有趣的是，该系统的伽马射线延迟时间比无线电观测报告的时间长约一天。尽管耀斑及其回放显示出相似的伽马射线亮度，但在无线电波长中，一个blazar图像的亮度大约是另一个blazar图像的四倍。

天文学家认为伽马射线与无线电波不在同一区域，因此，当它们穿过透镜时，这些发射可能会采用略有不同的路径，并具有不同的延迟和放大率。

“在一天的过程中，这些耀斑之一可以在γ射线中使blazar增亮10倍，但在可见光和无线电中只能将其增亮10％，这告诉我们，与在较低温度下发射的γ射线相比，发射γ射线的区域非常小。能量”，瑞典斯德哥尔摩大学天体物理学家Stefan Larsson说。

结果，透镜星系中少量物质的引力可能会比低能量的光更严重地偏转和放大伽玛射线。解开这些所谓的微透镜效应对进一步利用高能透镜观测提出了挑战。

科学家们说，比较其他透镜系统的无线电和伽马射线观测结果，可以帮助人们对强大的黑洞喷射器的工作方式提供新的见解，并为重要的宇宙学量（如哈勃常数）建立新的约束条件，该常数描述了宇宙的膨胀率。

研究小组说，最令人兴奋的结果将是LAT在尚未被确定为其他波长引力透镜的耀斑伽玛射线源中检测到回放延迟。

一篇描述这项研究的论文将出现在《天体物理学杂志快报》的未来版本中。

NASA的费米伽马射线太空望远镜是天体物理学和粒子物理学的合作伙伴。费米由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心管理。它是与美国能源部合作开发的，并得到了法国，德国，意大利，日本，瑞典和美国的学术机构和合作伙伴的贡献。

查看有关NASA费米伽马射线太空望远镜如何观测引力透镜的互动插图。

出版物：接受在ApJL中发布。

研究报告的PDF副本：Fermi-LAT从Blazar B0218 + 357检测引力透镜延迟的伽马射线耀斑

图片：美国宇航局/欧洲航天局和哈勃遗产档案馆； NASA / Goddard太空飞行中心概念图像实验室