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天文學謎團大突破:首次揭秘宇宙射線起源

高能宇宙射線是來自宇宙空間的高能粒子。平時人們既看不見也摸不著這些粒子,但它們無時無刻不在轟擊地球的大氣層。(視頻截圖)

高能宇宙射線是來自宇宙空間的高能粒子。平時人們既看不見也摸不著這些粒子,但它們無時無刻不在轟擊地球的大氣層。7月12日,科學家終於發現了宇宙射線的起源之一。

自宇宙射線發現以來,天文學家一直希望能解開其起源。雖然有一種稱為微中子的幽靈粒子可以幫助解開奧秘,但需要有追蹤微中子的技術與儀器。最近,位於南極的IceCube探測器做到了這一點。使得科學家第一次揭秘宇宙微中子起源——來自距離地球40億光年遠的耀變體TXS0506+056。

宇宙射線一直是科學家重點關注的對象。這是因為宇宙射線成分龐雜,有一大部分是高能質子,但還有其它原子核、電子、中微子,甚至包含一些反物質成分。同時,這些粒子能量極高。目前看到的最高能量宇宙射線能量可以超過地球最強大粒子加速器所能達到能量的上億倍。科學家一般認為,宇宙射線這麼豐富的組成成分必定有多個不同的來源,有些可能是銀河系內產生的,有些可能是銀河系以外產生的,並且它們肯定來自於非常強大的天體。但科學家難以理解宇宙射線的起源。

7月12日,由IceCube中微子觀測台領銜的十幾個國際觀測組聯合發表在《科學》雜誌上的論文報告說,成功發現了一個產生宇宙射線的耀變體。耀變體是一種活動星系,其中心的超大質量黑洞在強力吸積周圍物質時,會產生高能等離子體噴流,造成大量輻射。耀變體也是目前已知最明亮的天體之一。

這次發現的耀變體編號為TXS0506+056。IceCube發現了從這個耀變體方向發射來的高能宇宙中微子。這說明耀變體很可能在加速宇宙射線。果然,包括費米伽馬射線空間望遠鏡(Fermi gamma-ray space telescope)、MAGIC大氣契倫可夫望遠鏡陣在內的十幾個空間及地面望遠鏡發現TXS0506+056的輻射突然激增,這意味著耀變體正在發生強力的粒子加速過程。因此,科學家認定TXS0506+056正在產生高能宇宙射線。

這項新發現具有劃時代的意義。首先,它第一次證實了至少一部分高能宇宙射線來自於活動星系。作為宇宙中最強大的天體之一,活動星系早已被猜測是宇宙射線的源頭。這次的發現成功證實這一假說。其次,這是繼引力波之後多信使天文學的又一重大突破。多信使天文學是指除了傳統的多波段光譜觀測之外,還融入了諸如引力波、宇宙中微子、宇宙射線等其它天文信號的總和天文觀測。這些非光學天文信號帶有獨特的宇宙信息,可以幫助人們進一步認識宇宙。

最後,也或許是最重要的一點,這次發現揭秘了遙遠宇宙中發生的巨變。耀變體是星系中心黑洞強烈吸積周圍物質並釋放大量能量產生的。由於其強大的輻射,星系中幾乎不可能有生命存活,甚至附近的星系都難以維持生命。同時,黑洞的吸積及噴流作用會造成星系內及星系間物質的劇烈演化。因此,這次的新發現很可能標誌著遙遠宇宙中星系重組更新的過程。

在宇宙射線衝擊地球大氣層的過程中,會電離甚至分解大氣層中的氣體分子,併產生大量輻射。事實上,來自宇宙射線的輻射佔有地球的背景輻射的很大一部分,遠高於平均人造背景輻射量。如果脫離地球大氣層的保護,宇宙射線將變得非常致命。因此在設計宇宙飛船和太空服時都要重點防範宇宙射線的影響。#

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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