三類高能宇宙射線可能都來自黑洞噴流
2018-01-24 13:57:08 來源: 新華網(wǎng)
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  新華社北京1月24日電 美國(guó)科學(xué)家最近提出,3種能量極高、身世神秘的宇宙射線,可能都來自星系中央巨大黑洞的噴流。

  賓夕法尼亞州立大學(xué)和馬里蘭大學(xué)研究人員在新一期英國(guó)《自然·物理學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說,他們提出一個(gè)新模型,首次通過詳細(xì)運(yùn)算解釋了超高能宇宙射線、高能中微子和高能伽馬射線這3類“宇宙信使”的起源,即在星系中央活動(dòng)特別劇烈的區(qū)域,超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的噴流可以產(chǎn)生這3類高能宇宙射線。

  宇宙射線是來自外太空的帶電高能次原子粒子,每時(shí)每刻都有無數(shù)這樣的粒子像雨一樣傾瀉到地球上,它們攜帶著宇宙起源和天體演化的信息,被視為“宇宙信使”。這些粒子的來源是宇宙學(xué)最大謎題之一,能量極高的那些尤為神秘。

  超高能宇宙射線主要由原子核組成,攜帶能量超過10的18次方電子伏特,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類建造的最強(qiáng)大粒子加速器所能達(dá)到水平。中微子是一種質(zhì)量極小、穿透力超強(qiáng)、與普通物質(zhì)幾乎不發(fā)生相互作用的基本粒子,高能中微子能量為10的15次方電子伏特級(jí)別。伽馬射線是波長(zhǎng)很短的電磁波,高能伽馬射線能量為10的12次方電子伏特級(jí)別。

  研究人員說,這3類高能宇宙射線的能量雖然相差幾個(gè)數(shù)量級(jí),但有著某種類似特征,可能同出一源。

  旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量黑洞一邊吞噬物質(zhì),一邊從兩極噴出物質(zhì),速度可接近光速。模型顯示,宇宙射線被噴流加速后,能量較低的那些被束縛在附近區(qū)域并冷卻下去;而能量較高的部分可以逃離星系中央,穿越廣闊的宇宙空間,成為被人類觀測(cè)到的超高能宇宙射線。后者與星際物質(zhì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生高能中微子和高能伽馬射線。

  研究小組期待這一模型得到新數(shù)據(jù)的檢驗(yàn),尤其是來自下一代中微子探測(cè)設(shè)備和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡陣列的數(shù)據(jù)。

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