研究:超高能宇宙射线能谱出现奇特拐点

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【大纪元2020年11月01日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)宇宙射线是大量比原子更小的粒子组成,由某种天文事件放出,在宇宙空间中以近光速飞行。近期一份发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究,是至今为止对宇宙超高能射线最详尽的一份分析,发现某个能量水平的射线有着不同寻常的特性。

世界上研究宇宙射线最大的天文台——阿根廷皮埃尔·奥格天文台(Pierre Auger Observatory)与美国特拉华大学(University of Delaware)大学的科学家合作,分析了过去十年里收录的21万5,030个能量在2.5×10^18(eV)以上的宇宙射线事件,发现射线能谱在大约13×10^18(eV)的地方,出现一个奇异的“拐点”。

参与数据分析的博士后研究员科尔曼(Alan Coleman)说,在曲线图上,这个拐点就像从“脚踝”到“脚趾头”之间“陡峭而扁平”的一段。科尔曼笑称:“我们没能给它起个特定的名字,因为在解剖学上找不到其它部位来形容它了。”

这意味着什么?

合作研究者助理教授施罗德(Frank Schroeder)说:“自从一百年前发现宇宙射线以来,人们一直没能回答的问题是,是什么原因导致这些粒子加速?这份测量结果为此提供了重要的线索,我们可以排除很多来源事件。在以前的研究中,我们知道使粒子加速的因素并不在银河系。通过这项分析,我们进一步证实,这些超高能宇宙射线不仅含有氢质子,而是由更重的元素混合而成,而且组成比例随着能量水平的变化而改变。”

研究人员不仅测量了这些粒子的能量,还间接估计得到它们的质量,再结合它们从宇宙空间来源的方向,这些信息共同为了解它们的来源事件提供着重要线索。

科尔曼说,通过这些数据,他们现在排除了很多之前猜测的来源事件,并缩小了下一步研究值得探索的范围。现在认为活跃星系核(AGN)和星爆星系是这些射线很可能的两种来源。

活跃星系核是指中央的巨型黑洞非常活跃地在吞噬物质而放出耀眼光芒的现象;星爆星系指的是恒星诞生量非常高的恒星系统。

大多数这类来源地都在距离地球1亿光年之外的地方,目前发现少量几个在位于2,000万光年的地方。

科尔曼说:“如果我们了解这些源头的性质,我们可以查看细节,探索究竟那里在发生怎样的天文事件,才会放射出如此超高能量的射线?也许,这些粒子来自我们还完全不知道的事件。”◇#

责任编辑:叶紫微

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