北京時間 6 月 7 日消息，隨著研究人員在我們的銀河系中發(fā)現(xiàn)了十幾個超強(qiáng)天然粒子加速器，我們距離解決這個已有百年歷史的宇宙奧秘又近了一步。
這些發(fā)現(xiàn)可以幫助天文學(xué)家了解宇宙線的起源。宇宙線，即以接近光速的速度在太空中飛行的帶電粒子和原子核，同時也充滿著令人難以置信的能量。
根據(jù) NASA 的說法，1912 年發(fā)現(xiàn)的宇宙線，幾乎來自銀河系的每一個方向，然而科學(xué)家們還是沒有辦法確定這些宇宙線到底是如何達(dá)到它們的超快速度的。
西南交通大學(xué)的天體物理學(xué)家劉四明教授表示，許多研究人員懷疑，大質(zhì)量恒星在超新星爆發(fā)時會拋射出宇宙線。他說，在這類事件中，“恒星在兩個月內(nèi)釋放的能量，相當(dāng)于恒星一生釋放的能量。”
但是，劉四明說，即便像超新星爆發(fā)這樣強(qiáng)大的爆炸，能夠向宇宙線傳遞的能量依然不到 1 拍電子伏（或 1 千萬億電子伏）。而天文臺捕捉到的超高能宇宙線所攜帶的能量已然超過了 1 拍電子伏，并且到目前為止沒有人可以弄清楚這些宇宙線來自何方。
劉四明解釋說，尋找宇宙線的來源一直很困難，因為銀河系中大量的磁場會導(dǎo)致這些帶電實體行進(jìn)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。他補(bǔ)充說，這就意味著，地球上捕捉到的宇宙線，不會直接指向它的來源點。
但是，當(dāng)宇宙線從發(fā)射源噴射而出的時候，它們會與周圍氣體相互作用，并生成帶有宇宙線十分之一能量的伽馬射線。伽馬射線不帶電，因此可以直線傳播，這便為研究人員提供了一種尋找它們來自何方的途徑。
為此，劉四明和同事們一起使用科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”間接地觀察伽馬射線光，伽馬射線撞擊地球大氣層的時候，會產(chǎn)生大量粒子，為 LHAASO 的數(shù)千個探測器捕獲，這些粒子最終會擴(kuò)散到近 1 平方公里的區(qū)域。
盡管數(shù)據(jù)僅來自一半的陣列運行，但這些數(shù)據(jù)仍足夠揭示出遍布銀河系中的十幾個宇宙線來源。由于能夠向亞原子粒子傳遞拍電子伏的能量，這些來源被稱為“拍電子伏特宇宙線加速器（PeVatron）”。這些加速器，要比地球上最大的粒子加速器大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC），強(qiáng)大至少 100 倍。
該研究團(tuán)隊還探測到了有史以來最高能的伽馬射線光子，其攜帶的能量達(dá)到了 1.4 拍電子伏。這些發(fā)現(xiàn)于 5 月 17 日發(fā)表在《自然》雜志上。
這次發(fā)現(xiàn)的拍電子伏特宇宙線加速器中還包含一些我們熟悉的天體，比如蟹狀星云。眾所周知，蟹狀星云中心是一顆死去的恒星殘骸，即脈沖星，這顆脈沖星或許就是宇宙線的加速器。不過，名單中還包括天鵝座內(nèi)的一個非?；钴S的恒星形成區(qū)域，這片區(qū)域讓研究人員犯了難，弄不清楚到底是其中的哪個物體釋放出如此強(qiáng)大的粒子。
劉四明解釋說，LHAASO 只能定位到幾十或者幾百光年內(nèi)的 PeVatron 源，所以目前依然很難確切地知道每個區(qū)域中到底是哪個物體導(dǎo)致了粒子加速。
即便如此，德國馬克斯?普朗克物理學(xué)研究所的天體粒子物理學(xué)家雷明克?米爾佐揚表示：“這是我們邁出的重要一步?！泵谞栕魮P繼續(xù)補(bǔ)充說，LHAASO 馬上將比此前的同類望遠(yuǎn)鏡大四倍，進(jìn)而開啟超高能觀測的新時代。
米爾佐揚參與了另一項合作，該合作旨在在南半球建造一個相似的設(shè)施，以研究超高能宇宙線來源。他說，通過將來自該設(shè)施的信息，與觀測電磁波頻譜的望遠(yuǎn)鏡和觀測中微子的望遠(yuǎn)鏡提供的數(shù)據(jù)相結(jié)合，該領(lǐng)域的研究人員或許有望在未來十年內(nèi)弄清楚這些神秘宇宙線的來源。
劉四明認(rèn)為，未來，LHASSO 和其他設(shè)施的觀測，有望幫助我們解答宇宙線達(dá)到如此驚人之速度和能量的奧秘。他說：“我們希望可以解決這個問題。這些天文臺為我們解答這個問題提供了可能性。”
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