科学家发现银河系存在天然原子核加速器证据

2010-8-19 10:30 来源: 中国科学院
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  据物理学家组织网8月17日报道,加州大学洛杉矶分校和日本的物理学家分析了来自阿根廷皮埃尔·奥格天文台的观察数据,发现在我们的银河系中存在天然原子核加速器的证据,表明银河系曾有巨大星体爆发。这项研究将刊登在8月20日的《物理评论快报》上。

  皮埃尔·奥格天文台是世界最大的宇宙射线观察站,1600个粒子探测器,每个间隔约1英里,组成一张广布1200平方英里的庞大观测网,加上专门设计的望远镜,记录着来自太空的宇宙射线信息。今年初,物理学家通过粒子探测器观测到,银河系中也存在很多高能宇宙射线,但并不纯是质子,而且还有原子核——能量越高,原子核与质子间的比例就越大。

  按照目前的高能物理定律,所有超高能宇宙射线必然来自河外星系,那里存在巨大的黑洞,能吞没恒星并加速质子,逃逸的质子成为一种“宇宙射线”,穿越太空甚至到达我们的星系。当质子离开星系,还保持着最高能量状态,能追溯其能量来源。原子核被吸进汹涌的磁场,在星系磁场的大网中不断地扭来转去上百万年,因此它们抵达地球大气时,方向是完全随机的。而银河系缺乏合适的能量来源,也无法造成原子核的各向异性(从不同的方向检测原子核呈不同的物理性质)。

  根据皮埃尔·奥格天文台的观测,原子核暴雨般冲击地球,很像来自银河系外的质子射线。

  论文合作者之一、加州大学洛杉矶分校物理与天文学教授亚历山大·库森科说,这一发现完全出乎预料,因为原子核比质子更不稳定,它们在穿越太空的漫长旅途中很容易裂变成质子。此外,在这些高能粒子中,任何种类的宇宙加速器对原子核加速都不如对质子的加速效果好。

  要解决原子核来源的矛盾,只有我们的星系中有星体爆发,才能同时加速质子和原子核。这样银河系的场力就能完全打乱它们到达的方向,解决了各向异性的难题。星体爆发产生大量伽马射线,能将原子核加速到高能状态,也提供了合适的能量来源。这在其它星系并不罕见。库森科解释说,这说明在我们银河系也存在巨大星体爆发,每百万年至少爆发几次。我们将这两个问题集中在一起,计算了光谱和不对称性,两方面都能跟观测数据很好吻合。

  库森科认为,这有助于研究银河系产生上百万年以前,伽马射线爆发时产生的总体影响,加强人们对天体物理考古学的理解。