宇宙線是在極端天體環(huán)境中產(chǎn)生的高能帶電粒子。近期，中科院紫金山天文臺(tái)(以下簡稱紫金山天文臺(tái))研究員黃曉淵、袁強(qiáng)和范一中利用費(fèi)米衛(wèi)星的伽馬射線數(shù)據(jù)，研究了銀河系的中心(以下簡稱銀心)附近區(qū)域的宇宙線分布。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—通訊》。
由于銀心包含有超大質(zhì)量黑洞、林林總總的天體以及預(yù)期存在的大量暗物質(zhì)等，人們對銀心的研究興趣經(jīng)久不衰。
2016年，H.E.S.S.(高能立體系統(tǒng)，位于納米比亞的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列)通過觀測銀心附近的彌散伽馬射線輻射，發(fā)現(xiàn)銀心存在持續(xù)的宇宙線加速現(xiàn)象，且可以將宇宙線加速到PeV(1PeV=1000萬億電子伏特)能量，該加速源很可能和銀心的超大質(zhì)量黑洞的活動(dòng)有關(guān)。最近，紫金山天文臺(tái)的研究團(tuán)隊(duì)在較低的能段認(rèn)證了H.E.S.S.等發(fā)現(xiàn)的PeV加速源的低能對應(yīng)體。
研究顯示，在能譜分布上，費(fèi)米衛(wèi)星的測量結(jié)果與H.E.S.S和MAGIC的甚高能觀測結(jié)果自然銜接為一個(gè)冪律譜;在空間分布上，費(fèi)米數(shù)據(jù)給出的冪率分布指數(shù)與H.E.S.S和MAGIC在較高能段中測得的冪指數(shù)一致。這些一致的特征支持了銀心宇宙線源的存在，也說明該宇宙線源可以有效加速橫跨多個(gè)能量段的高能粒子。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)在銀心附近的中心分子云區(qū)域的宇宙線能量密度比分子云外的宇宙線“海”的能量密度更低。這意味著中心分子云扮演著一個(gè)壁壘的角色，有效阻止了宇宙線“海”中的高能粒子穿入該區(qū)域。
據(jù)了解，其物理原因可能是因?yàn)榉肿釉浦械拇艌鰪?qiáng)度更高，將宇宙線粒子屏蔽在分子云外。類似的磁屏蔽效應(yīng)在太陽系中其實(shí)早已觀測到，即宇宙線的太陽調(diào)制效應(yīng)。銀河系整體也類似于這樣一個(gè)壁壘，將河外的低能宇宙線“拒之門外”。(記者 沈春蕾)
關(guān)鍵詞： 宇宙線 中科院紫金山天文臺(tái) 低能宇宙線 高能帶電粒子
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