“拉索”首次找到“超级宇宙线加速器”
《科学通报》封面图
导读:
近日,中国大科学装置高海拔宇宙线观测站(LHAASO,“拉索”)报告其在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构,历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏的宇宙线的起源天体。该研究于2024年2月26日发表于《科学通报》(Science Bulletin)。
杨睿智丨撰文
中国科学院高能物理研究所丨来源
难寻源头的宇宙线
宇宙线是星际空间中以接近光速的速度高速运动的带电粒子。它在星际化学过程和恒星形成过程中扮演着重要的角色。
高能宇宙线是联结微观粒子和宏观宇宙的桥梁,与宇宙天体中的极端物理过程相联系,是近年来新兴的交叉学科粒子天体物理的重要组成部分。
因为宇宙线本身带电,在星际磁场中会发生偏转,所以当科学家观测到宇宙射线时,很难确定“它到底来自哪里”。
于是,科学家就想到了一个间接确定宇宙线来源的方法。
超越模型的观测结果
宇宙线能谱及其“膝”结构
寻找“超级宇宙线加速器”
“拉索”观测到的高能伽马射线空间分布,图中每个圆点代表“拉索”探测到的一个超高能伽马光子
结果表明,最可能的宇宙线加速源就是位于泡中心附近的天鹅座OB2 (Cyg OB2)。
解析“宇宙线加速源”
那么,泡中心附近的天鹅座OB2,是如何把宇宙线加速到高于“膝”区能量的呢?
科研人员发现,天鹅座OB2是一个包含数十颗大质量恒星的年轻星团。这些大质量恒星每个的质量都要比太阳大几十倍,体积大数万倍。
它们的辐射强度是太阳的百倍至百万倍,巨大的辐射压将恒星表面物质吹出,形成了速度可达1000千米/秒的强烈的星风。这些星风成为了强大的粒子加速器。
被加速到极高能量的宇宙线从加速区域逃逸出来,与星际介质中的致密分子和原子气体相互作用,就产生了被“拉索”观测到的伽马射线。
随着观测时间的增加,“拉索”将可能探测到更多类似的超级宇宙线加速源,有望解决银河系宇宙线起源之谜。
注:本文于2024年2月26日首发于微信公众号“中科院之声”,“赛先生”获授权转载。
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