揭开百年谜团银河系的宇宙射线从何而来
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2023-10-18 05:00:01
摘要 宇宙射线是宇宙中能量最高的粒子，它的起源自 1912 年被发现以来一直是一个巨大的谜团。由于宇宙射线促进了星际物质的化学演化，了解它们...
宇宙射线是宇宙中能量最高的粒子，它的起源自 1912 年被发现以来一直是一个巨大的谜团。由于宇宙射线促进了星际物质的化学演化，了解它们的起源对于理解我们银河系的演化至关重要. 宇宙射线被认为是由我们银河系中的超新星残余物(超新星爆炸的后遗症)加速，并以几乎光速传播到地球。伽马射线观测的最新进展表明，许多超新星遗迹以太电子伏特 (TeV) 能量发射伽马射线。如果伽马射线是由作为宇宙射线主要成分的质子产生的，那么宇宙射线的超新星遗迹起源就可以得到证实。然而，伽马射线也是由电子产生的，有必要确定质子或电子来源是否占主导地位，并测量两种贡献的比率。这项研究的结果提供了令人信服的证据，证明伽马射线起源于作为宇宙射线主要成分的质子成分，并阐明银河系宇宙射线是由超新星残骸产生的。
这项研究的独到之处在于伽马射线辐射是由质子和电子成分的线性组合来表示的。天文学家知道质子发出的伽马射线强度与通过射电成像观测获得的星际气体密度成正比的关系。另一方面，来自电子的伽马射线也预计与来自电子的 X 射线强度成正比。因此，他们将总伽马射线强度表示为两个伽马射线分量的总和，一个来自质子源，另一个来自电子源。这导致了对三个独立可观察量的统一理解。该方法在本研究中首次被提出。结果表明，来自质子和电子的伽马射线分别占伽马射线总量的 70% 和 30%。这是第一次对这两个起源进行量化。结果还表明，来自质子的伽马射线在星际气体富集区占主导地位，而来自电子的伽马射线在贫气区增强。这证实了这两种机制协同工作并支持先前理论研究的预测。
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