高能之谜,科学家试着解开宇宙射线的谜团

宇宙射线是由高能量的质子、氦原子核(两者共占99%)和其他高能量的粒子组成,以趋近光速撞击地球大气,并和大气作用产生X射线、质子、中子、缈子、介子、微中子等二次宇宙射线。宇宙射线可能源自太阳、银河系或其他星系,早先认为极高能量的宇宙射线是由超新星爆炸所产生。

研究团队成员Henrike Fleischhack说,超新星的确可加速宇宙射线,但无法达到如此高的能量。一直以来有些线索指出,星团可能在加速高能宇宙射线扮演部分角色,如今终于证实。

光谱型O型星位于恒星质量最顶端,当恒星风彼此作用,会产生能加速宇宙射线的震波(shock wave)。超新星爆炸虽可产生非常快的震波加速宇宙射线,但因无法长时间抓住宇宙射线加速,无法达到所见的极高能量。由众多恒星组成的星团产生扰动和强大磁场,就可局限宇宙射线让震波加速粒子到极高能量。

研究使用HAWC天文台1,343日观测资料,分别发布在《自然天文》和《天文物理期刊通信》。科学家测量来自深空的伽马射线撞击地球大气产生的次级宇宙射线,并借由次级宇宙射线电荷和时间重建原始伽马射线信息。科学家打算和处于计划阶段的SWGO天文台合作,以加入南半球天区星团,希望对此有更多了解。

史匹哲太空望远镜拍到的,茧状星云内部尘埃的红外线图片。上方叠加区域(由绿到黄到红)为可能产生宇宙射线的伽马射线较强区域。