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天文学谜团大突破:首次揭秘宇宙射线起源

作者:萧路

高能宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子。平时人们既看不见也摸不着这些粒子,但它们无时无刻不在轰击地球的大气层。(视频截图)

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【大纪元2018年07月15日讯】高能宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子。平时人们既看不见也摸不着这些粒子,但它们无时无刻不在轰击地球的大气层。7月12日,科学家终于发现了宇宙射线的起源之一。

宇宙射线发现以来,天文学家一直希望能解开其起源。虽然有一种称为微中子的幽灵粒子可以帮助解开奥秘,但需要有追踪微中子的技术与仪器。最近,位于南极的IceCube探测器做到了这一点。使得科学家第一次揭秘宇宙微中子起源——来自距离地球40亿光年远的耀变体TXS0506+056。

宇宙射线一直是科学家重点关注的对象。这是因为宇宙射线成分庞杂,有一大部分是高能质子,但还有其它原子核、电子、中微子,甚至包含一些反物质成分。同时,这些粒子能量极高。目前看到的最高能量宇宙射线能量可以超过地球最强大粒子加速器所能达到能量的上亿倍。科学家一般认为,宇宙射线这么丰富的组成成分必定有多个不同的来源,有些可能是银河系内产生的,有些可能是银河系以外产生的,并且它们肯定来自于非常强大的天体。但科学家难以理解宇宙射线的起源。

7月12日,由IceCube中微子观测台领衔的十几个国际观测组联合发表在《科学》杂志上的论文报告说,成功发现了一个产生宇宙射线的耀变体。耀变体是一种活动星系,其中心的超大质量黑洞在强力吸积周围物质时,会产生高能等离子体喷流,造成大量辐射。耀变体也是目前已知最明亮的天体之一。

这次发现的耀变体编号为TXS0506+056。IceCube发现了从这个耀变体方向发射来的高能宇宙中微子。这说明耀变体很可能在加速宇宙射线。果然,包括费米伽马射线空间望远镜(Fermi gamma-ray space telescope)、MAGIC大气契伦可夫望远镜阵在内的十几个空间及地面望远镜发现TXS0506+056的辐射突然激增,这意味着耀变体正在发生强力的粒子加速过程。因此,科学家认定TXS0506+056正在产生高能宇宙射线。

这项新发现具有划时代的意义。首先,它第一次证实了至少一部分高能宇宙射线来自于活动星系。作为宇宙中最强大的天体之一,活动星系早已被猜测是宇宙射线的源头。这次的发现成功证实这一假说。其次,这是继引力波之后多信使天文学的又一重大突破。多信使天文学是指除了传统的多波段光谱观测之外,还融入了诸如引力波、宇宙中微子、宇宙射线等其它天文信号的总和天文观测。这些非光学天文信号带有独特的宇宙信息,可以帮助人们进一步认识宇宙。

最后,也或许是最重要的一点,这次发现揭秘了遥远宇宙中发生的巨变。耀变体是星系中心黑洞强烈吸积周围物质并释放大量能量产生的。由于其强大的辐射,星系中几乎不可能有生命存活,甚至附近的星系都难以维持生命。同时,黑洞的吸积及喷流作用会造成星系内及星系间物质的剧烈演化。因此,这次的新发现很可能标志着遥远宇宙中星系重组更新的过程。

在宇宙射线冲击地球大气层的过程中,会电离甚至分解大气层中的气体分子,并产生大量辐射。事实上,来自宇宙射线的辐射占有地球的背景辐射的很大一部分,远高于平均人造背景辐射量。如果脱离地球大气层的保护,宇宙射线将变得非常致命。因此在设计宇宙飞船和太空服时都要重点防范宇宙射线的影响。#

(转自正见网,有部分修改)

责任编辑:林妍

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2018-07-15 6:30 AM
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