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2024年2月26日
太空中的巨大“泡泡”可能是强大宇宙射线的来源
科学家们在银河系中发现了一个能够将粒子加速到超高能级的区域。
杰玛·康罗伊
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天鹅座OB2恒星形成区的条件非常适合产生高能宇宙射线。致谢:x光片:美国国家航空航天局/CXC/萨奥/J .德雷克等人；H-alpha:赫特福德郡大学/INT/IPHAS；红外线:美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院/斯皮策
天文学家探测到一个巨大的伽马射线泡，它可能是银河系最强大的宇宙射线的来源——从太空降落到地球上的高能粒子。
涡轮增压银河加速器被称为“超级质子加速器”，能够爆发能量至少为10千兆电子伏特的宇宙射线（PeV；1016电子伏特），推动了这种粒子在银河系中所能达到的能量上限。
发表在《科学通报》上的这些发现证实了在我们的银河系中存在这样的高能源。“我们多年来一直在寻找这种东西，”该研究的合著者、中国科学院高能物理研究所的天体物理学家曹真说。“现在我们真的看到了。”
宇宙射线是亚原子粒子，通常是质子或原子核，以接近光速穿越空间。众所周知，银河系中的宇宙线至少能达到几个PeV的能量，但众所周知，定位超高能宇宙线的来源非常困难。这是因为宇宙射线在太空中呼啸而过时会被磁场反弹，这意味着它们的飞行路径非常复杂，很难确定它们的来源。为了解决这个问题，研究人员测量了伽马射线光子——宇宙射线与星际气体相互作用产生的粒子。伽马射线携带宇宙射线10%的能量，并且它们以直线传播，更容易精确定位潜在的宇宙射线源。
曹和他的同事们利用位于中国稻城的大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）测量了来自天鹅座OB2的伽马射线。天鹅座OB2是天鹅座中的一个大规模恒星形成区域。
LHAASO团队探测到一个巨大的伽马射线发射结构，称为气泡，其发射的光子能量高于1 PeV，其中一个测量值为2.5 PeV。曹说，这表明该区域可能正在产生能量至少在10到25 PeV之间的宇宙射线。
曹说，天鹅座OB2内的高温、短寿命恒星产生的恒星风速度可达每秒数千公里。当这些阵风与恒星之间的气体和其他物质碰撞时，它们为宇宙射线加速到高能级创造了理想的条件。
澳大利亚阿德莱德大学的天体粒子物理学家加文·罗威尔说，这些观测表明，源自银河系的宇宙射线的能量比以前想象的要高得多。“结果肯定非常令人兴奋，”他补充道。
下一步，曹和他的团队将对天鹅座OB2进行更详细的研究，试图找到星团中高能宇宙射线的精确来源。曹说，他们还将继续在银河系中寻找其他超级加速器。https:///10.1038/d41586-024-00574-y参考
1.LHAASO合作。Sci。公牛。69, 449–457 (2024).