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三类高能宇宙射线可能都来自黑洞喷流

《太行日报·晚报版》 (2018.02.09 15版)

美国科学家最近提出,3种能量极高、身世神秘的宇宙射线,可能都来自星系中央巨大黑洞的喷流。

宾夕法尼亚州立大学和马里兰大学研究人员在新一期英国《自然·物理学》杂志网络版上发表论文说,他们提出一个新模型,首次通过详细运算解释了超高能宇宙射线、高能中微子和高能伽马射线这3类“宇宙信使”的起源,即在星系中央活动特别剧烈的区域,超大质量黑洞产生的喷流可以产生这3类高能宇宙射线。

宇宙射线是来自外太空的带电高能次原子粒子,每时每刻都有无数这样的粒子像雨一样倾泻到地球上,它们携带着宇宙起源和天体演化的信息,被视为“宇宙信使”。这些粒子的来源是宇宙学最大谜题之一,能量极高的那些尤为神秘。

超高能宇宙射线主要由原子核组成,携带能量超过10的18次方电子伏特,远远超出人类建造的最强大粒子加速器所能达到水平。中微子是一种质量极小、穿透力超强、与普通物质几乎不发生相互作用的基本粒子,高能中微子能量为10的15次方电子伏特级别。伽马射线是波长很短的电磁波,高能伽马射线能量为10的12次方电子伏特级别。研究人员说,这3类高能宇宙射线的能量虽然相差几个数量级,但有着某种类似特征,可能同出一源。

旋转的超大质量黑洞一边吞噬物质,一边从两极喷出物质,速度可接近光速。模型显示,宇宙射线被喷流加速后,能量较低的那些被束缚在附近区域并冷却下去;而能量较高的部分可以逃离星系中央,穿越广阔的宇宙空间,成为被人类观测到的超高能宇宙射线。后者与星际物质进一步发生反应,产生高能中微子和高能伽马射线。

研究小组期待这一模型得到新数据的检验,尤其是来自下一代中微子探测设备和伽马射线望远镜阵列的数据。

据新华社

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