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研究顯示：許多超新星遺跡以太電子伏特的能量發(fā)射伽馬射線

發(fā)布日期： 2021-08-25 11:00:27 來源：科技日報

浩瀚的宇宙總是有太多的秘密值得我們?nèi)ヌ剿?，例如，宇宙射線起源于哪里?據(jù)近日發(fā)表在《天體物理學雜志》上的最新研究，來自日本名古屋大學的天文學家首次成功地量化了超新星遺跡中宇宙射線的質(zhì)子和電子成分。根據(jù)對射電、X射線和伽馬射線輻射的最新成像分析，宇宙射線發(fā)出的超高能伽馬射線中至少有70%是由質(zhì)子造成的。

宇宙射線是宇宙中能量最高的帶電粒子流，自1912年被發(fā)現(xiàn)以來，其起源百年來一直是一個巨大的謎。由于宇宙射線促進了星際物質(zhì)的化學演化，因此了解它們的起源對于理解我們銀河系的演化至關重要。

先前理論研究認為，宇宙射線是由銀河系里超新星遺跡中的質(zhì)子加速形成的，并以近乎光速的速度傳播到地球。而此次研究是第一次定量地顯示超新星遺跡中產(chǎn)生的宇宙射線的數(shù)量，支持了先前預測，在闡明宇宙射線的起源方面邁出了劃時代的一步。

伽馬射線觀測的最新結果顯示，許多超新星遺跡以太電子伏特(TeV)的能量發(fā)射伽馬射線。如果伽馬射線是由質(zhì)子產(chǎn)生的，而已知質(zhì)子又是宇宙射線的主要成分，那么宇宙射線來源于超新星遺跡就可得到證實。然而，伽馬射線也是由電子產(chǎn)生的，因此有必要確定質(zhì)子或電子來源中，哪一種占據(jù)主導地位，并測量這兩種貢獻的比率。

研究結果表明，來自質(zhì)子和電子的伽馬射線分別占伽馬射線總量的70%和30%。這是第一次對這兩個起源進行量化，證實了銀河系宇宙射線是由超新星遺跡中質(zhì)子加速行為產(chǎn)生的。結果還表明，來自質(zhì)子的伽馬射線在星際氣體富集區(qū)占主導地位，而來自電子的伽馬射線在氣體貧乏區(qū)得到增強，證實了這兩種機制是共同作用的，并支持先前理論研究的預測。

名古屋大學名譽教授福井康夫表示：“除了現(xiàn)有的觀測站外，這種新方法將應用于更多的超新星遺跡，通過使用下一代伽馬射線望遠鏡CTA(切倫科夫望遠鏡陣列)，將極大地推進宇宙射線起源的研究。”

總編輯圈點

宇宙射線是宇宙中的帶電粒子流，它并不是單一均質(zhì)的。大部分宇宙線是單純的質(zhì)子，還有一些是氦原子核，還有少量是重元素……總之，構成它的大家族成員繁多，只是數(shù)量有多有少。宇宙射線的起源是什么?這次，科研人員量化了伽馬射線來自電子和質(zhì)子的比例，以驗證宇宙射線來源于超新星遺跡的理論假設。自人類發(fā)現(xiàn)宇宙射線，已經(jīng)過去了一百多年。這一百年來，科研人員通過各種方式，開啟宇宙之眼，撥動時光之鐘，追尋著宇宙射線的源頭。(科技日報實習記者張佳欣)