新研究證實銀河系宇宙射線是由超新星遺跡中質子加速行為產生的

2025-11-25 05:52:55 分類：焦點 閱讀(334)

新研究證實銀河系宇宙射線是由超新星遺跡中質子加速行為產生的
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：天文學家首次成功地量化了超新星遺跡中宇宙射線的質子和電子成分。根據對無線電、究證加速X射線和伽馬射線輻射的實銀射線鄭州模特包夜（微信199-7144-9724）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達新型成像分析，宇宙射線發射的河系極高能量伽馬射線中至少有70%是由質子引起的。質子是宇宙由超遺跡宇宙射線的主要成分，其加速部位百年來一直是中質現代天體物理學中的一個巨大謎團，這是產生首次定量顯示超新星遺跡中正在產生的宇宙射線的數量，是新研新星行闡明宇宙射線起源的一個劃時代的步驟。
宇宙射線是究證加速宇宙中能量最高的粒子，自1912年發現以來，實銀射線它的河系起源一直是一個謎團。由于宇宙射線促進了星際物質的宇宙由超遺跡鄭州模特包夜（微信199-7144-9724）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達化學演變，了解它們的中質起源對于理解我們銀河系的演變至關重要。宇宙射線被認為是產生由我們銀河系中的超新星遺跡加速的，并幾乎以光速到達地球。新研新星行
伽馬射線觀測的最新進展表明，許多超新星遺跡發出的伽馬射線具有太電子伏（TeV）的能量。如果伽馬射線是由質子產生的，而質子是宇宙射線的主要組成部分，那么宇宙射線的超新星遺跡起源就可以得到驗證。然而，伽馬射線也是由電子產生的，因此有必要確定質子或電子的來源是最主要的，并測量這兩種貢獻的比例（另見圖1）。
這項研究的結果提供了令人信服的證據，證明伽馬射線來源于質子成分，而質子是宇宙射線的主要成分，并澄清了銀河系宇宙射線是由超新星遺跡產生的。
這項研究的原創性在于，伽馬射線輻射是由質子和電子成分的線性組合來表示的。天文學家知道一個關系，即質子的伽馬射線強度與通過無線電線成像觀測得到的星際氣體密度成正比。另一方面，來自電子的伽馬射線也被認為與來自電子的X射線強度成正比。因此，他們把總的伽馬射線強度表示為兩個伽馬射線成分的總和，一個來自質子源，另一個來自電子源。這導致了對三個獨立觀測點的統一理解（圖2）。
這種方法是在本研究中首次提出的。結果表明，來自質子和電子的伽馬射線分別占總伽馬射線的70%和30%。這是第一次對這兩種來源進行量化。研究結果還表明，來自質子的伽馬射線在星際氣體豐富的區域占主導地位，而來自電子的伽馬射線在氣體貧乏的區域則得到加強。這證實了這兩種機制是共同作用的，并支持以前理論研究的預測。
名古屋大學的名譽教授Yasuo Fukui 說：“如果沒有國際合作，這種全新的方法是不可能完成的。”他領導了這個項目，自2003年以來，他利用NANTEN射電望遠鏡和澳大利亞望遠鏡緊湊型陣列精確地量化了星際氣體密度分布。
盡管當時伽馬射線的分辨率不足以進行全面的分析，但阿德萊德大學的Gavin Rowell教授和Sabrina Einecke博士以及H.E.S.S.團隊多年來極大地提高了伽馬射線的空間分辨率和靈敏度，使其有可能與星際氣體進行精確比較。日本國家天文臺的Hidetoshi Sano博士領導了對歐洲X射線衛星XMM-牛頓的存檔數據集的X射線成像分析。Einecke博士和Rowell教授與Fukui教授和Sano博士密切合作，進行了詳細的研究，考察了伽馬射線、X射線和無線電發射之間的相關性。
“這種全新的方法將被應用于更多的超新星遺跡，除了現有的觀測站之外，使用下一代伽馬射線望遠鏡CTA（切倫科夫望遠鏡陣列），這將大大推進宇宙射線起源的研究。”
相關報道：宇宙射線源于超新星遺跡添新證
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（徐銳）：1912年，科學家發現了宇宙中能量最高的帶電粒子流——宇宙射線。自那時起，科學家一直試圖解開宇宙射線起源謎團，因為宇宙射線促進了星際物質的化學演化，了解其起源對理解銀河系演化至關重要。
此前研究認為，宇宙射線是由銀河系中的超新星遺跡（超新星爆發后的產物）對粒子加速形成的，到達地球的速度近乎光速。近日，一項發表于《天體物理學雜志》的研究首次成功量化了超新星遺跡中宇宙射線的質子和電子成分。根據對射電、X射線和伽馬射線輻射的新成像分析，研究人員發現，宇宙射線發出的超高能伽馬射線中至少有70%是由質子引起的。
這是科學家首次定量顯示超新星遺跡中產生的宇宙射線數量，也是闡明宇宙射線起源的關鍵一步。這項研究證實了銀河系宇宙射線是由超新星遺跡中質子加速行為產生的。
此前對伽馬射線的最新觀測表明，許多超新星遺跡以太電子伏特的能量發射伽馬射線。如果伽馬射線是由質子（組成宇宙射線的主要帶電粒子）產生的，那么超新星遺跡起源的假設就可以得到證實。但是，伽馬射線本身就是由帶電粒子產生的，因此必須確定質子或電子源是否占主導地位，并測量二者的貢獻比率。日本名古屋大學研究人員領導的國際團隊對此展開了研究。
此前研究表明，質子產生的伽馬射線強度與射線成像觀測獲得的星際氣體密度成正比。此外，科學家預期電子產生的伽馬射線強度與同樣由電子產生的X射線強度成正比。
由此，研究人員原創性地將伽馬射線輻射用質子和電子成分的線性組合表示，即將總伽馬射線強度表示為質子源和電子源伽馬射線的總和。結果表明，質子源和電子源伽馬射線分別占總伽馬射線的70%和30%。研究還發現，質子源伽馬射線在星際氣體富集區域占主導地位，電子源伽馬射線在星際氣體貧乏區域主導力增強。這表明兩種機制共同作用于伽馬射線。
據悉，通過使用下一代伽馬射線望遠鏡——切倫科夫望遠鏡陣列，上述新方法將應用于更多的超新星遺跡觀測分析中，極大推進宇宙射線起源研究。
相關論文信息：https://doi.org/10.3847/1538-4357/abff4a