研究表明宇宙射線質子起源於超新星

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自1912年首次探測到宇宙射線以來,這些從四面八方轟擊地球的高能粒子流一直困擾著科學家,他們試圖確定這些射流的產生地以及它們如何實現如此高的加速。基於理論計算,一些研究人員曾預測,超新星(標誌著恆星死亡的災難性爆炸)可能是這種輻射的來源。對於宇宙射線的電子成分,觀測證實了這一點。現在,今天發表在《自然》雜誌上的一份報告提供了強有力的經驗證據,表明超新星也可能提供構成這些粒子主體的質子。

東京大學的榎本良二和他的同事使用澳大利亞的CANGAROO望遠鏡觀測了名為RX J1713.7-3946的超新星遺蹟。他們探測到被稱為π介子的粒子的衰變,這些粒子是在超新星衝擊波加速的質子與星際雲中的物質碰撞時產生的。由此產生的伽馬射線具有極高的能量,達到數太電子伏特(一太電子伏特相當於1012電子伏特)。科學家報告說,儘管其他機制可以產生這種所謂的強子伽馬射線,但它們無法解釋CANGAROO獲得的光譜。正如德國馬克斯·普朗克核物理研究所的費利克斯·阿哈羅尼安在隨附的評論中指出的那樣,“當也考慮早期的X射線資料時,伽馬射線似乎一定是由於超新星遺蹟加速質子而產生的。”

迄今為止收集的資料不足以精確定位高能伽馬射線的確切位置,但探測到的數量表明,它們的產生一定發生在非常稠密的區域。使用其他望遠鏡進行的未來觀測應有助於縮小搜尋範圍。阿哈羅尼安認為,“這些望遠鏡將為我們追蹤銀河宇宙射線的起源做出關鍵貢獻。”

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