研究:超高能宇宙射線能譜出現奇特拐點

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【大紀元2020年11月01日訊】(大紀元記者笛睿編譯報導)宇宙射線是大量比原子更小的粒子組成,由某種天文事件放出,在宇宙空間中以近光速飛行。近期一份發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的研究,是至今為止對宇宙超高能射線最詳盡的一份分析,發現某個能量水平的射線有著不同尋常的特性。

世界上研究宇宙射線最大的天文台——阿根廷皮埃爾·奧格天文台(Pierre Auger Observatory)與美國特拉華大學(University of Delaware)大學的科學家合作,分析了過去十年裡收錄的21萬5,030個能量在2.5×10^18(eV)以上的宇宙射線事件,發現射線能譜在大約13×10^18(eV)的地方,出現一個奇異的「拐點」。

參與數據分析的博士後研究員科爾曼(Alan Coleman)說,在曲線圖上,這個拐點就像從「腳踝」到「腳趾頭」之間「陡峭而扁平」的一段。科爾曼笑稱:「我們沒能給它起個特定的名字,因為在解剖學上找不到其它部位來形容它了。」

這意味著什麼?

合作研究者助理教授施羅德(Frank Schroeder)說:「自從一百年前發現宇宙射線以來,人們一直沒能回答的問題是,是什麼原因導致這些粒子加速?這份測量結果為此提供了重要的線索,我們可以排除很多來源事件。在以前的研究中,我們知道使粒子加速的因素並不在銀河系。通過這項分析,我們進一步證實,這些超高能宇宙射線不僅含有氫質子,而是由更重的元素混合而成,而且組成比例隨著能量水平的變化而改變。」

研究人員不僅測量了這些粒子的能量,還間接估計得到它們的質量,再結合它們從宇宙空間來源的方向,這些信息共同為了解它們的來源事件提供著重要線索。

科爾曼說,通過這些數據,他們現在排除了很多之前猜測的來源事件,並縮小了下一步研究值得探索的範圍。現在認為活躍星系核(AGN)和星爆星系是這些射線很可能的兩種來源。

活躍星系核是指中央的巨型黑洞非常活躍地在吞噬物質而放出耀眼光芒的現象;星爆星系指的是恆星誕生量非常高的恆星系統。

大多數這類來源地都在距離地球1億光年之外的地方,目前發現少量幾個在位於2,000萬光年的地方。

科爾曼說:「如果我們了解這些源頭的性質,我們可以查看細節,探索究竟那裡在發生怎樣的天文事件,才會放射出如此超高能量的射線?也許,這些粒子來自我們還完全不知道的事件。」◇#

責任編輯:葉紫微

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