天文学家追踪到了能发射比大型强子对撞机能量大10倍的射线的天体。
一颗超新星爆炸震波正冲击着右下角的一颗伴星
（图片来源：美国国家航空航天局.欧洲空间站.史匹哲空间望远镜科学研究所）
有些冲击地球的宇宙射线起源于爆炸。
天文学家发现了一颗超新星爆炸的残骸，它可能会释放出高能粒子或射线频繁冲击着地球。
在他们的新发现中，由濒死星星产生的冲击波及残骸与宇宙中的自然高能粒子加速器有关。
这些神秘的自然加速器能将粒子的能量加速到千万亿伏特的能量，自然高能粒子加速器也因此得名。
在这项研究之前，已经有少数几个疑似自然高能粒子加速器被确认了，其中有一个位于我们银河系的中心。研究人员表示他们新发现的超新星爆炸残骸——被命名为G106.3+2.7的一团物质——是目前最有可能的候选者。
这个残骸位于地球2600光年外，呈彗星状，一端有一颗明亮的脉冲星——一颗高磁的自转中子星。
因为中子星的形成是由恒星发生引力坍缩引发的，引力坍缩同时也会发射出超新星，所以研究人员有充分的理由认为这颗脉冲星和超新星残骸是由同一起剧烈爆炸造成的。
通过美国国家航空航天局的费米大面积望远镜，天文学家发现了高能量伽马射线，它意味着G106.3+2.7可能具有自然粒子加速器的能力，它能喷射出千万亿伏能量的粒子——是地球上最强大的粒子加速器大型强子对撞机的10倍。
“专家认为，在银河系中最高能量的宇宙射线质子可以达到百万亿伏特的能量”，威斯康星大学麦迪逊分校物理学助理教授方可在美国国家航空航天局中一份声明中说道，“一直很难确认自然高能粒子加速器的确切来源。”
科学家们怀疑，死去恒星的超新星残骸可以在带电粒子被其周围磁场困住时，将粒子加速到如此高的能量。这一过程使得超新星震荡波反复撞击受困的粒子，每次撞击都会增加它们的能量。最后，到这些粒子的能量高到超新星无法继续困住他们的时候，它们会以接近光速的速度逃逸到太空，成为宇宙射线。
追溯到宇宙射线起源于超新星残骸一直都很难，组成宇宙射线的质子带有电荷，导致宇宙射线在传播过程中容易受到磁场的作用而散射。因此当它们最终到达我们的星球时，天文学家无法轻易分辨它们来自哪些方向。
然而，由于质子被加速到这么高的速度后会发射伽马射线，通过这种高能光子可以探测到宇宙射线的来源。
费米和设在亚利桑那州南部的弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台的超高能辐射成像望远镜阵列系统都从超新星残骸G106.3+2.7的尾部检测到了伽马射线。此外，其他天文台也发现了来自同一区域的极高能量光子，这表明这里确实可能是一个自然高能粒子加速器。
“这个天体已经被关注了一段时间，但要确认它是一个自然高能粒子加速器，我们必须证明它正在加速质子。”位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局研究员亨里克·弗莱什哈克说道。
“关键是，加速到几百万亿伏特的电子也会可以产生相同的射线。现在，在费米12年数据的帮助下，我们认为可以证明G106.3+2.7确实是一个自然高能粒子加速器。”
为了分析来自这个慧星状物质的伽马射线，研究团队首先需要考虑脉冲星——被称为J2229+6114——在快速自转时本身就会发出伽马射线。由于脉冲星自转周期中只有一半时间能朝地球发射高能光子，研究人员简单地忽略了这个时间的伽马射线。
G106.3+2.7尾部几乎没有发射过低于10亿伏特的伽马射线，在此基准以上，脉冲星的影响非常小。缺少低于10亿伏特的射线也说明检测到的射线不是加速电子造成的。
这一发现使研究人员推断出G106.3+2.7的某些伽马射线的源头确实是质子被加速到千万亿伏特级别的能量。
“到目前为止，G106.3+2.7是独一无二的。但它可能会被证明是能发射百万亿伽马射线的新型超新星踪迹种群中最亮眼的一员。”方可说道，“通过费米和和超高能伽马射线天文台的观测可能会发现更多这样的超新星遗迹。”
该团队的研究结果发表在8月10日的《物理评论快报》杂志上。
BY:Robert Lea
FY:Stefanie11
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