天文学家在北宋超新星遗址内发现迄今为止宇宙间最致命的光子辐射

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X射线波段上的蟹状星云照片清楚地显示，星云中心有一颗高速自旋的脉冲星。NASA / CXC / ASU / J. Hester

7月29日的《物理学评论通讯》杂志发表了一篇由中国和日本科学家联合撰写的论文。这些科学家在文中表示，他们的“西藏AS伽马实验”首次发现了由宇宙天体产生的能量最高的光子。这些光子来自蟹状星云。他们测得这些光子所携带的能量在100特拉电子伏（TeV）以上。1 TeV等于1万亿电子伏，相当于大型强子对撞机中粒子对撞时产生的最高能量的10倍。

这些光子是由深嵌在蟹状星云中的一个脉冲星产生的。这个脉冲星是一个密度极高的超新星遗骸，自转速度极快。这个超新星爆发的时间大约是7500年前，但由于它和地球的距离大约为6500多光年，因此当它出现在地球的天空中时，已经是公元1054年了（时值中国的北宋年间）。当时它在天空中极为明亮，在当时引起了全球各地许多人的注意。

虽然这颗超新星的高亮度只维持了几个星期，但它的外层残骸一直在膨胀和扩散。今天我们称这团云雾状的超新星遗迹为蟹状星云。今天的蟹状星云会产生几乎全波段的电磁波，但是人们还是首次发现能量级高达100特拉电子伏的超高能伽马射线（伽马射线是电磁波的一种，而电磁波是由光子组成的）。

蟹状星云。

伽马射线在进入地球大气后会被消减，它们与空气粒子碰撞后，会产生一系列其他粒子。天文学家可以通过侦测这些粒子雨，来侦测源自宇宙的伽马射线。由于粒子雨在到达地面后，会变得非常分散，因此我们就需要一个面积很大的传感器阵列来进行探测。西藏AS伽马射线探测装置就是一个由597台传感器组成的阵列，分布在65700平方米的范围内。在它们的下方还埋着54个混凝土水槽，这些水槽也是传感装置的一部分。

地表传感器负责追踪高能事件的方位和能量，水槽则负责追踪此类事件产生的特殊印记。研究人员可以据此将伽马射线和其他高能宇宙事件区分开来。因为虽然伽马射线是由光子组成的，而宇宙射线是由质子和电子组成的，但这两者都会在地球大气中引发相似的粒子雨。

研究人员于2014年2月至2017年5月间，在蟹状星云方向发现了24次能量级高于100特拉电子伏的事件。其中一些事件的能量级甚至高达450特拉电子伏。研究人员估计其中有大约五至六次事件实际上来自比蟹状星云更远的地方，而余下的事件来自蟹状星云内部。

研究人员不是十分清楚这些伽马射线是如何在蟹状星云中获得如此高的能量的。但这多半与星云中心那颗脉冲星有关。这颗脉冲星在持续地高速旋转着，不停地制造着强大的星风，与此同时产生了一个强大的磁场，在这些因素共同作用下，粒子就会被加速到极高的速度，携带上极高的能量。

脉冲星想像图。

我们的身体假如被高能射线直接命中，那可不是一件有趣的事。所幸有大气层的保护，它们中的大多数才会变得无害。但伽马射线携带的能量最高可以达到什么级别实际上是个未知数。因此这些研究人员的下一个观测目标是在宇宙中寻找能量级高达1000特拉电子伏的伽马射线。

参考：

[First Detection of Photons with Energy beyond 100 TeV from an Astrophysical Source] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.051101


本文选自：今日头条

星星糖SUNG

这些图好好看

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天文学家能吹牛，历史学家会怱悠！