新的研究發(fā)現(xiàn)，銀河系的中心是一個強(qiáng)大的粒子加速器，但也有一些未知的機(jī)制阻止宇宙射線穿透被稱為中央分子區(qū)的巨大云層。

質(zhì)子和原子核等粒子構(gòu)成的宇宙射線正以光速不斷在太空中流動。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助人們更好地理解宇宙射線的起源。天文學(xué)家預(yù)計，銀河系中心是宇宙射線的一個重要來源。這些質(zhì)子和原子核被剝奪了電子，并被強(qiáng)大的磁場加速到光速。

銀河系中心有許多天體可以作為宇宙射線的加速器：超新星殘骸、脈沖星風(fēng)云和位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞——人馬座A*。

為了研究宇宙射線是如何被加速和傳輸?shù)模茖W(xué)家需要一個新的宇宙射線來源。

幸運(yùn)的是，宇宙射線能量充足。這意味著人們可以在銀河系中心探測到它們，因?yàn)檫@種能量產(chǎn)生的光的波長范圍有限，可以穿透銀河系中心的塵埃。

宇宙射線可以與飄在恒星之間的星際介質(zhì)（氣體和塵埃）相互作用，而這種相互作用又會產(chǎn)生高能量的伽馬射線光子。

在中國科學(xué)院天文學(xué)家Xiaoyuan Huang的帶領(lǐng)下，一個研究小組利用費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)觀察了銀河系中央分子云中的伽馬射線，希望找到新的宇宙射線來源。

他們發(fā)現(xiàn)的伽馬射線確實(shí)如預(yù)期的那樣，表明銀河系中心是一個高能粒子加速器。但他們也發(fā)現(xiàn)了一些令人驚訝的東西。

根據(jù)該小組的計算，中央分子云中的宇宙射線密度低于正常宇宙射線的密度。這表明存在著某種屏障，阻止宇宙射線穿透中央分子云。

這種屏障究竟由什么組成，將成為未來研究的主題，但有幾種可能性。

分子云是一個復(fù)雜的地方。云層中密度較大的部分的坍塌會導(dǎo)致磁場的壓縮，這可能是一個障礙；另一個可能是磁流體動力湍流。

在太陽系中，宇宙射線受到太陽風(fēng)的調(diào)節(jié)。在銀河系中心，銀河系的“風(fēng)”可能也發(fā)揮著類似的作用。研究小組計算了存在銀河系風(fēng)時的宇宙射線密度，得出的結(jié)果與他們對伽馬射線數(shù)據(jù)的分析相似。

未來科學(xué)家將詳細(xì)地探索這一現(xiàn)象，排除一些可能造成這一現(xiàn)象的機(jī)制。

此外，研究人員說，對銀河系中心進(jìn)行更詳細(xì)的三維建模可以幫助揭示銀河系中宇宙射線的起源和傳輸?shù)母嘈畔ⅰ４_實(shí)，宇宙還更多神秘的事物待被發(fā)現(xiàn)。

該研究論文題為"A GeV-TeV particle component and the barrier of cosmic-ray sea in the Central Molecular Zone"，已發(fā)表在《自然·通訊》期刊上。

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參考資料：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26436-z

標(biāo)簽： 銀河系 宇宙射線