“宇宙飛彈”哪裏來 “拉索”首次認證超級宇宙線源-新華網
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2024 02/26 09:46:23
來源:光明日報

“宇宙飛彈”哪裏來 “拉索”首次認證超級宇宙線源

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宇宙線被稱為“宇宙飛彈”,其起源是當代天體物理學最重大的前沿科學問題之一。高海拔宇宙線觀測站(拉索)繼發現超高能伽馬射線後,又産出重要成果:在國際上首次認證了一個超級宇宙線源——在天鵝座恒星形成區發現了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構,首次找到能量高于1億億電子伏的宇宙線的起源天體。

  這一成果由中國科學院高能物理研究所牽頭的“拉索”國際合作組完成,于2月26日以封面文章的形式發表在學術期刊《科學通報》上。

  中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻,是論文的通訊作者之一。據他介紹,宇宙線是從外太空來的帶電粒子,其主要成分為質子。一般認為,銀河係大部分的宇宙線源加速質子的能量極限在1千萬億電子伏左右。然而,宇宙線從何而來?究竟何種天體能把它加速到這麼高能量?對于這些問題,有很多理論猜測,但都沒有可靠的觀測結果。

  “拉索”此次在天鵝座恒星形成區發現一個巨大的“氣泡”——巨型超高能伽馬射線泡狀結構,其內有多個能量超過1千萬億電子伏的光子分布其中,最高達到2千萬億電子伏。一般來説,産生能量為2千萬億電子伏的伽馬光子,需要能量至少高10倍的宇宙線粒子,“這表明‘氣泡’內部存在超級宇宙線加速器,源源不斷地産生能量至少達到2億億電子伏的高能宇宙線粒子,並注入星際空間”。文章的共同通訊作者、中國科學技術大學教授楊睿智解釋:“這些高能宇宙線與星際空間中的氣體物質發生碰撞産生伽馬光子,光子的數目與周圍氣體的分布呈現清晰的關聯,而位于‘氣泡’中心附近的大品質恒星星團,則是超級宇宙線加速器最可能的對應天體。”

  在這個大“氣泡”中,有很多表面溫度達到數萬度的恒星。它們的輻射強度是太陽的百倍至百萬倍,巨大的輻射壓將恒星表面物質吹出,形成了強烈的星風,速度可達每秒上千公里。星風與周圍星際介質的碰撞以及星風之間的猛烈碰撞産生了強激波、強湍流的極端環境,成為強大的粒子加速器。

  據曹臻介紹,研究組還根據觀測,推斷出“氣泡”內超級宇宙線加速器使得周邊星際空間的宇宙線密度顯著高于銀河係內宇宙線的平均水準,其所影響的空間范圍甚至遠超目前觀測到的“氣泡”尺度。“這一結果也為“拉索”此前探測到的銀河係彌散伽馬射線輻射的超出,提供了一種可能的解釋。”

  “拉索”是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置,是最強的地面宇宙線“捕手”,隨著數據的積累,它有望揭開更多宇宙線的奧秘。曹臻説:“這是迄今為止人們能夠認證的第一個超級宇宙線加速源。未來,“拉索”可能探測到更多的千萬億電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源,有望揭開銀河係宇宙線起源之謎。”(記者齊芳)

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