早在公元1054年,北宋天文学家就详细记录了一次超新星爆发事件。而本次科学家发现的宇宙伽马射线,就是来自该超新星爆发留下的遗迹——蟹状星云。
向着科学的高峰不断攀登,近年来,科学家已经从射电、光学、X射线直至伽马射线的整个电磁波段,对蟹状星云开展了详细的观测和研究。但是,随着光子能量的增加,蟹状星云的光子流强越来越低,数量越来越少,观测也越来越困难。此次新发现的超高能伽马射线由此更显宝贵。
“通过监测超高能伽马射线,推断其加速能量来源,可以进一步了解宇宙天体的起源和演化。”南京大学天文与空间科学学院教授陈阳表示。
迄今最高能伽马射线
一般来讲,绝大部分宇宙线是带电粒子,在银河系磁场中传播时会发生偏转,这是由于它们的抵达方向并不代表其加速源头的真实位置。既然如此,何以判定此次新发现的宇宙伽马射线源自赫赫有名的蟹状星云?
原来,到达地球表面的那些五花八门的宇宙线,99%以上是带电粒子,但宇宙伽马射线却是个特殊的存在:伽马射线呈电中性,不受磁场偏转,能直指其产生的源头。鉴于此,科学家们决定通过观察不带电不会偏转的中性粒子——伽马射线,来研究它的加速源头。“超高能量的伽马射线是由高能带电粒子产生的,其观测是研究高能带电粒子加速过程及其发生的极端环境的独特途径,是探索极端宇宙的重要探针之一。”陈阳说。
不过,探测伽马射线也非易事。根据中国科学院高能物理研究所研究员黄晶的说法,超高能伽马射线的流强太低,不到普通宇宙线的1%,而且全都淹没在宇宙线的背景中了。“但超高能量的伽马射线在经过大气层时,会与大气作用产生空气簇射,随着大气深度的增加,簇射会存在一个发展和消亡的过程。”利用这一现象,科学家们将观测站建在了海拔4300多米的西藏羊八井地区。
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