  大约一个世纪前,科学家开始意识到我们在地球大气层中检测到的某些辐射不是本地辐射。. 这最终导致了宇宙射线,高能质子和原子核的发现,这些宇宙射线,高能质子和原子核被剥离了电子,并加速到了相对论速度(接近光速)。. 但是,围绕这种奇怪(并可能致命)的现象仍然存在几个谜团。. 这包括有关其起源以及如何将宇宙射线(质子)的主要成分加速到如此高速的问题。. 得益于名古屋大学领导的新研究,科学家们首次量化了超新星残留物中产生的宇宙射线的数量。. 这项研究帮助解决了100年的谜团,并且是朝着精确确定宇宙射线来自何处迈出的重要一步。. 尽管科学家认为宇宙射线起源于许多来源-我们的太阳,超新星,伽马射线爆发(GRB)和主动银河核(aka。. 类星体)–自1912年首次发现以来,它们的确切起源一直是个谜。. 同样,天文学家认为超新星残留物(超新星爆炸的后遗症)负责将其加速到接近光速。. 当它们穿过我们的银河系时,宇宙射线在星际介质(ISM)的化学演化中起作用。. 因此,了解它们的起源对于了解星系如何演化至关重要。. 近年来,改进的观测结果使一些科学家推测超新星残留物会产生宇宙射线,因为它们加速的质子与ISM中的质子相互作用,从而产生非常高能(VHE)的伽马射线。. 但是,伽马射线也由与ISM中的光子相互作用的电子产生,这些电子可以是红外光子或来自宇宙微波背景(CMB)的辐射形式。. 因此,确定哪个源更大对于确定宇宙射线的起源至关重要。. 为了阐明这一点,研究小组(包括名古屋大学,日本国家天文台(NAOJ)和澳大利亚阿德莱德大学的成员)观察了超新星残余RX J1713.7。?3946(RX J1713)。. 他们研究的关键是他们开发的新方法,用于量化星际空间中伽马射线的来源。. 过去的观察结果表明,由质子与ISM中其他质子碰撞引起的VHE伽马射线强度与星际气体密度成正比,这可以通过无线电线路成像来辨别。. 另一方面,在ISM中,由电子与光子相互作用引起的伽马射线也应与电子非热X射线的强度成正比。. 为了进行研究,该团队依赖于位于纳米比亚的VHE伽马射线观测站高能立体系统(HESS)获得的数据(由马克斯·普朗克核物理研究所运营)。. 然后,他们将此与ESA的X射线多镜任务(XMM-Newton)天文台获得的X射线数据以及星际介质中气体分布的数据相结合。. 然后,他们将所有三个数据集组合在一起,确定质子占宇宙射线的67±8%,而宇宙射线电子占33±8%-大约为70/30。. 这些发现是开创性的,因为它们是第一次量化宇宙射线的可能起源。. 它们也是迄今为止最确定的证据,表明超新星残留物是宇宙射线的来源。. 这些结果还表明,质子的伽马射线在富含气体的星际区域中更为常见,而由电子引起的伽马射线在贫气区域中得到了增强。. 这支持了许多研究人员的预测,即这两种机制共同影响ISM的发展。 该研究的主要作者福井康夫教授说:“没有国际合作,这种新颖的方法就不可能实现。. 除现有观测站外,还将使用下一代伽马射线望远镜CTA(切伦科夫望远镜阵列)将其应用于更多超新星残留物,这将大大促进对宇宙射线起源的研究。.”。 除了领导该项目外,福井自2003年以来一直在使用智利拉斯坎帕纳斯天文台的NANTEN射电望远镜和澳大利亚望远镜紧凑型阵列来量化星际气体分布。. 感谢Gavin Rowell教授和Dr. 阿德莱德大学的Sabrina Einecke(该研究的合著者)和H.E.S.S.团队,伽马射线观测站的空间分辨率和灵敏度终于达到了可以在两者之间进行比较的地步。. 同时,合著者Dr. NAOJ的Hidetoshi Sano领导了XMM-Newton天文台的档案数据集分析。. 在这方面,这项研究还显示了国际合作和数据共享如何使各种前沿研究成为可能。. 随着仪器的改进,改进的方法和更大的合作机会正导致天文突破成为经常发生的时代。!  |
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