撞击地球的最高能量宇宙射线的起源点终于被确定了。 而且它不是来自银河系内部的任何东西。
这些射线来自何处的谜团已经让科学家们困惑了 50 年,但现在一项新的研究被吹捧为第一个确凿的证据,证明轰击地球的亚原子粒子起源于河外,支持长期坚持的信念。
皮埃尔·奥格天文台是有史以来最大的宇宙射线探测器,来自 18 个国家的 400 多名科学家参与了此次合作。
“我们现在距离解开这些非凡粒子在何处以及如何产生的谜团已经相当近了,这是天体物理学家非常感兴趣的一个问题,”卡尔·海因茨·坎珀特说德国伍珀塔尔大学教授、此次合作的发言人。
高能宇宙射线是由质子以及氢和铁等元素的原子核组成的辐射,以略低于光速的速度在宇宙中传播。
它们的能量比人造粒子加速器高出一百万倍。
它们真正到达地球的情况也非常罕见——每年每平方公里(0.38 平方英里)大约有一次宇宙射线。 这意味着,为了足够可靠地检测它们以进行这种性质的研究,您需要一个绝对巨大的天文台。
皮埃尔奥格天文台占地 3,000 平方公里(1,158.3 平方英里)。 这大约和优胜美地国家公园一样大。
该区域内有 1,600 个探测器,当宇宙射线撞击地球大气层时,它们会进行探测。 这些射线产生质子、电子和介子簇射,形成直径数公里的巨大相互作用盘。 每一次碰撞都会被几个单独的探测器检测到。
经过超过 12 年的暴露时间,该团队检测到了超过 30,000 条宇宙射线,并注意到了一些奇怪的事情。 来自某一特定方向的人数多于其他方向。 事实证明,这个方向的其他星系密度特别高。
在基本统一到达方向的情况下,发生这种模式的可能性不到百万分之一。
“这清楚地表明了银河系之外的粒子起源,这是一个非常令人兴奋的结果;这是多年来与高度调谐的巨型探测器仔细工作的结果,”研究员布鲁斯·道森说阿德莱德大学高能物理组教授。
“这是第一个确凿的证据,证明真正的原子物质,而不仅仅是星光,是从遥远的星系到达地球的。”
我们仍然不知道宇宙射线的产生原因。 建议的可能性包括超大质量黑洞,银河碰撞,伽马射线暴和超新星。
这些假设尚未得到证实,但研究它们仍然有用。 它们帮助我们了解星系的组成,以及粒子加速到如此极端速度的过程。
研究宇宙射线甚至可以帮助我们了解原子核是如何形成的。
该团队还有更多工作要做,但首先天文台需要升级,以便能够深入研究粒子的来源。 它正在更新电路板,可以更快、更准确地处理信号,并增加探测器。
当它重新上线时,我们将开始更加接近这些宇宙射线的确切来源。
该研究已发表在同行评审期刊上科学。