宇宙射線源于超新星遺跡添新證

　　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