浩瀚的宇宙總是有太多的秘密值得我們?nèi)ヌ剿?，例如，宇宙射線起源于哪里?據(jù)近日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的最新研究，來自日本名古屋大學(xué)的天文學(xué)家首次成功地量化了超新星遺跡中宇宙射線的質(zhì)子和電子成分。根據(jù)對射電、X射線和伽馬射線輻射的最新成像分析，宇宙射線發(fā)出的超高能伽馬射線中至少有70%是由質(zhì)子造成的。
宇宙射線是宇宙中能量最高的帶電粒子流，自1912年被發(fā)現(xiàn)以來，其起源百年來一直是一個巨大的謎。由于宇宙射線促進(jìn)了星際物質(zhì)的化學(xué)演化，因此了解它們的起源對于理解我們銀河系的演化至關(guān)重要。
先前理論研究認(rèn)為，宇宙射線是由銀河系里超新星遺跡中的質(zhì)子加速形成的，并以近乎光速的速度傳播到地球。而此次研究是第一次定量地顯示超新星遺跡中產(chǎn)生的宇宙射線的數(shù)量，支持了先前預(yù)測，在闡明宇宙射線的起源方面邁出了劃時代的一步。
伽馬射線觀測的最新結(jié)果顯示，許多超新星遺跡以太電子伏特(TeV)的能量發(fā)射伽馬射線。如果伽馬射線是由質(zhì)子產(chǎn)生的，而已知質(zhì)子又是宇宙射線的主要成分，那么宇宙射線來源于超新星遺跡就可得到證實。然而，伽馬射線也是由電子產(chǎn)生的，因此有必要確定質(zhì)子或電子來源中，哪一種占據(jù)主導(dǎo)地位，并測量這兩種貢獻(xiàn)的比率。
研究結(jié)果表明，來自質(zhì)子和電子的伽馬射線分別占伽馬射線總量的70%和30%。這是第一次對這兩個起源進(jìn)行量化，證實了銀河系宇宙射線是由超新星遺跡中質(zhì)子加速行為產(chǎn)生的。結(jié)果還表明，來自質(zhì)子的伽馬射線在星際氣體富集區(qū)占主導(dǎo)地位，而來自電子的伽馬射線在氣體貧乏區(qū)得到增強，證實了這兩種機制是共同作用的，并支持先前理論研究的預(yù)測。
名古屋大學(xué)名譽教授福井康夫表示：“除了現(xiàn)有的觀測站外，這種新方法將應(yīng)用于更多的超新星遺跡，通過使用下一代伽馬射線望遠(yuǎn)鏡CTA(切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列)，將極大地推進(jìn)宇宙射線起源的研究。”(實習(xí)記者 張佳欣)
總編輯圈點
宇宙射線是宇宙中的帶電粒子流，它并不是單一均質(zhì)的。大部分宇宙線是單純的質(zhì)子，還有一些是氦原子核，還有少量是重元素……總之，構(gòu)成它的大家族成員繁多，只是數(shù)量有多有少。宇宙射線的起源是什么?這次，科研人員量化了伽馬射線來自電子和質(zhì)子的比例，以驗證宇宙射線來源于超新星遺跡的理論假設(shè)。自人類發(fā)現(xiàn)宇宙射線，已經(jīng)過去了一百多年。這一百年來，科研人員通過各種方式，開啟宇宙之眼，撥動時光之鐘，追尋著宇宙射線的源頭。
關(guān)鍵詞： 定量分析 宇宙射線起源 質(zhì)子占伽馬射線 宇宙
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