势不可挡的太空漫游者让天文学家感到困惑:pevatron是什么?

超自然现象探索官 2023-12-18 08:12:07

1054年夏天,天文学家偶然在天空中观测到一颗新星,其亮度比金星还要亮。确实,时间不长,不到一个月。现在在这个地方我们看到了爆炸后留下的蟹状星云。2020年,LHAASO天文台的同一位中国人使用探测器阵列从银河系内的12个源探测到了530个能量在0.1至1.4千万亿电子伏特之间的光子。这一发现证实了天文学家长期寻找的pevatron的存在。一年后,收集到的数据使人们能够将它们识别为蟹状星云。

太空助推器

Pevatron(千万电子伏宇宙射线源)是强大的宇宙射线加速器。根据普遍接受的模型,这些是超新星遗迹:由爆炸恒星的冲击波加速到光速的粒子。它们通常简称为“宇宙射线”。

它们主要由质子组成,但也可以有电子和原子核。它们都带有电荷。当它们快速穿过银河系磁场时,它们的运动变得令人困惑。这掩盖了他们的出生地。当这些粒子与超新星遗迹附近的星际气体碰撞时,它们会发出伽马射线(最高能量的光)。

此前,物理学家只观察到高能光子,这些光子应该是在加速质子和其他带电粒子与宇宙环境相互作用过程中产生的。磁场不会偏转这些伽马射线。但LHAASO员工发现,在我们的银河系中仍然存在比0.01 PeV极限更强大的加速器。现在,借助伽马射线天文学,宇宙射线起源的古老谜团得以解开。

Pevatron 反思

LHAASO 看到了在超新星遗迹附近诞生的强大伽马射线,但同时并没有证实理解 pevatron 起源的普遍接受的模型。根据新数据科学出版物的合著者尤里·斯滕金的说法,在这种情况下,宇宙射线的来源不是超新星壳,而是蟹状星云中的脉冲星。它的直径约为25公里,旋转速度为30转/秒。

Nature 杂志上的一篇文章提供了另外 12 个此类源的坐标 - pevatron 的候选源。斯坦金说,它们附近也有脉冲星,但只有 12 例中的 4 例有超新星遗迹。

所有这些迫使我们重新思考现有的 pevatron 模型,这些模型已经停留在假设框架内。因为对于 pevatrons 的出现机制还没有更好的解释。斯滕金还强调了 1990 年提出的鲍里斯·特鲁布尼科夫 (Boris Trubnikov) 模型。其中,宇宙射线在从类星体、射电星系和活跃星系等天体核心逸出的等离子射流破裂时被加速。

中微子天文学

特鲁布尼科夫成功地非常准确地预测了观测到的光谱指标。在具有超新星壳的模型中,由于缺乏信息,该指标被简单地调整。脉冲星也发射类似的“喷流”,因此特鲁布尼科夫的模型有机会根据 LHAASO 所做的工作进行发展。

为了进一步研究这个方向,计划对地面望远镜进行现代化改造并发射高能空间伽马观测站。然而,更重要的是,中微子天文学的发展还有希望。伽马射线天文台无法探测到来自其他星系的准星体的信号,因为高能伽马射线很快就会被宇宙微波背景辐射散射。

中微子从这么远的距离到达我们。中微子望远镜技术能力的发展将使河外强子的研究成为可能。这很可能不会导致科学家们找到答案,而是提出更多问题。无论如何,在观测到的宇宙射线光谱中,一些新的、有趣的东西正在等待着他们。

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