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银河系被排除作为最高能量宇宙射线撞击地球的来源

2019-07-27 02:21:01 来源:工人日报

  

银河系被排除作为最高能量宇宙射线撞击地球的来源

一项新研究最终证实,不时袭击地球的能量最高的宇宙射线不是来自银河系内部。 虽然我们仍然不知道这些神秘而强大的粒子来自宇宙的确切位置,但现在我们至少知道哪里不看。

把它们称为射线是一种误称,基于对这种现象的几十年的误解,认为它是电磁辐射,但这个名字已经卡住了。 实际上,宇宙射线是高能亚原子粒子 - 从氢到铁的元素核,这意味着它们是带正电的。 如果合在一起,实际撞击地球的宇宙射线的数量是每秒几十万(每秒大约30次通过每个人),但到达地球的高能宇宙射线的数量要小得多。

为了说明外国人相对容易理解,密歇根理工大学(MTU)在周四的说:“能量超过两焦耳的宇宙射线到达地球的情况极为罕见; 它们到达大气顶部的速度仅为每平方公里每年一个,相当于一个宇宙射线击中一个足球场大小的区域大约每个世纪一次。“

弄清楚这些粒子 - 它们的存在已经存在50多年了 - 起源于天体物理学是非常重要的,因为它可以告诉我们很多关于物质如何形成,太阳系之外物质的本质,并提供有关物质的线索宇宙本身 我们目前必须确定其原产地的最佳方式是查看它们接近地球的方向。

Cosmic Rays 当高能宇宙射线撞击地球大气顶部时,会出现高能粒子的阵雨。 宇宙射线是在1912年意外发现的。现在已知大多数宇宙射线都是原子核。 大多数是氢原子核,有些是氦原子核,其余是较重的元素。 相对丰度随宇宙射线能量而变化 - 最高能量的宇宙射线往往是较重的原子核。 虽然许多低能宇宙射线来自太阳,但最高能量宇宙射线的起源仍然未知,并且是许多研究的主题。 该图描绘了来自非常高能宇宙射线的空气淋浴。 照片:Simon Swordy(美国芝加哥),美国宇航局

不过,这说起来容易做起来难。 能量最高的宇宙射线是罕见的,并且由于它们带电的性质 - 这使得它们与它们遇到的空间中的大物体的磁场相互作用,例如星系 - 它们偏离其原始的行进方向。 科学家此前推测,银河系的中心可能是这些粒子起源的地方,但新的研究规定了这一点。

来自18个国家的400多名科学家在周五发表在“科学”杂志上的论文中描述了他们发现宇宙粒子到达地球时到达方向分布的不对称性。 科学家发现最突出的到达方向距离指向银河系中心的方向约120度。

“还有其他证据,但我会说这篇论文确实证实大多数能量最高的宇宙射线粒子都不是来自银河系,”内布拉斯加大学林肯分校(UNL)物理学教授Gregory Snow他是该论文的共同作者,也是Pierre Auger Observatory项目的教育和外联协调员,他在周四的说。

阿根廷的皮埃尔奥格天文台建于2001年,其具体目的是研究宇宙射线。 它由1,600个粒子探测器组成,分布在一个1,160平方英里的区域内,呈六角形网格。 发表科学论文的研究小组已经收集了12年的数据 - 从2004年到2016年 - 这也是他们研究结果的基础。

Pierre Augur Observatory 在阿根廷的皮埃尔奥格天文台,从遥远的星系中探测到了宇宙射线。 照片:Pierre Auger天文台

太阳能产生的低能宇宙射线离家更近,但对于天体物理学家来说它们并不是很有趣,而不是从我们的家庭星系外部出现的粒子,这些粒子可能是自然界中能量最高的粒子,几倍于天体物质。比那些可以在地球上的实验室和粒子加速器中产生的能量更强大。

“我们发现的粒子是如此精力充沛,它们必须来自极端暴力的天体物理现象。 一些星系在它们的中心有一个爆炸性的大质量黑洞,有理论认为这些非常猛烈的中心会加速最终到达地球的高能粒子,“斯诺说到皮埃尔奥格天文台的能力。

“我们现在非常接近于解决这些非凡粒子在何处以及如何产生的神秘面纱,这是天体物理学家非常感兴趣的问题,”德国伍珀塔尔大学教授,俄歇合作发言人Karl-Heinz Kampert ,在MTU声明中说。

题为“观察8×1018 eV以上宇宙射线到达方向的大尺度各向异性”的论文得出结论:“射线的方向表明粒子起源于其他星系,而不是来自我们银河系内的附近源。星系。”


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(责任编辑:隆铙舰)
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