早在公元1054年,北宋天文學家就詳細記錄了一次超新星爆發事件。而本次科學家發現的宇宙伽馬射線,就是來自該超新星爆發留下的遺跡——蟹狀星雲。
向著科學的高峰不斷攀登,近年來,科學家已經從射電、光學、X射線直至伽馬射線的整個電磁波段,對蟹狀星雲開展了詳細的觀測和研究。但是,隨著光子能量的增加,蟹狀星雲的光子流強越來越低,數量越來越少,觀測也越來越困難。此次新發現的超高能伽馬射線由此更顯寶貴。
“通過監測超高能伽馬射線,推斷其加速能量來源,可以進一步了解宇宙天體的起源和演化。”南京大學天文與空間科學學院教授陳陽表示。
迄今最高能伽馬射線
一般來講,絕大部分宇宙線是帶電粒子,在銀河系磁場中傳播時會發生偏轉,這是由於它們的抵達方向並不代表其加速源頭的真實位置。既然如此,何以判定此次新發現的宇宙伽馬射線源自赫赫有名的蟹狀星雲?
原來,到達地球表面的那些五花八門的宇宙線,99%以上是帶電粒子,但宇宙伽馬射線卻是個特殊的存在:伽馬射線呈電中性,不受磁場偏轉,能直指其產生的源頭。鑒於此,科學家們決定通過觀察不帶電不會偏轉的中性粒子——伽馬射線,來研究它的加速源頭。“超高能量的伽馬射線是由高能帶電粒子產生的,其觀測是研究高能帶電粒子加速過程及其發生的極端環境的獨特途徑,是探索極端宇宙的重要探針之一。”陳陽說。
不過,探測伽馬射線也非易事。根據中國科學院高能物理研究所研究員黃晶的說法,超高能伽馬射線的流強太低,不到普通宇宙線的1%,而且全都淹沒在宇宙線的背景中了。“但超高能量的伽馬射線在經過大氣層時,會與大氣作用產生空氣簇射,隨著大氣深度的增加,簇射會存在一個發展和消亡的過程。”利用這一現象,科學家們將觀測站建在了海拔4300多米的西藏羊八井地區。
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